disertatie bejusca marius finala
DESCRIPTION
Disertatie injectarea maselor plasticeTRANSCRIPT
INTRODUCERE
Cel mai vechi material plastic este celuloidul, fabricat in Statele Unite in 1870, pentru
a înlocui fildeşul bilelor de biliard. Cu acest produs, industria începe sa producă pentru prima
oara un tip de material care este folosit la fel de frecvent ca si o substanţa naturala. Patruzeci
de ani mai târziu, in 1909, un chimist belgian, emigrat in Statele Unite, Leo Hendrik
Baekeland (1863-1944) descoperă bachelita, primul plastic considerat a fi un material frumos.
Din punct de vedere chimic, bachelita reprezintă o revoluţie. Materialele de baza folosite pana
atunci pentru fabricarea plasticelor erau obţinute din materiale naturale. Bachelita insa, este
fabricata in întregime din produse industriale. Ea constituie deci primul material plastic
sintetic. Bachelita s-a folosit la fabricarea unui număr mare de obiecte: telefoane, bijuterii,
portţigarete, aparate de radio, etc.
Mase Plastice
Se numesc mase plastice materialele produse pe baza de polimeri, capabile de a căpăta
la încălzire forma ce li se da si de a o păstra după răcire. Se caracterizează printr-o rezistenta
mecanica mare, densitate mica, stabilitate chimica înalta, proprietăţi termoizolante si
electroizolante etc.
Un polimer este o substanță compusă din molecule cu masă moleculară mare, formate
dintr-un număr mare de molecule mici identice, numite monomeri, legate prin legături
covalente.
Masele plastice se fabrica din materii prime uşor accesibile, din ele pot fi
confecţionate uşor cele mai felurite articole. Toate aceste avantaje au determinat utilizarea lor
in diversele ramuri ale economiei naţionale si ale tehnicii, in viata de toate zilele.
Aproape toate masele plastice conţin, in afara de polimeri (denumiţi adesea răşini),
componenţi care le conferă anumite calităţi; substanţa polimeră serveşte in ele in calitate de
liant. O masa plastica este constituita din materialul de umplutura ( faina de lemn,
ţesături ,azbest, fibre de sticla s.a.), care ii reduc costul si ii îmbunătăţesc proprietăţile
mecanice, plastifianţi( de exemplu esteri cu punctual de fierbere înalt), care le sporesc
elasticitatea, le reduc fragilitatea, stabilizatori (antioxidanţi, fotostabilizatori), care contribuie
la păstrarea proprietarilor maselor plastice in timpul proceselor de prelucrare si in timpul
utilizării, coloranţi, care le dau culoarea necesara, si alte substanţe.
Pentru a ne comporta corect cu masele plastice, trebuie sa ştim din ce fel de polimeri
au fost produse ele – termoplastici sau termoreactivi.
5
Polimerii termoplastici ( de exemplu polietilena) la încălzire devin moi si in aceasta
stare işi schimba uşor forma. La răcire ele din nou se solidifica şi îşi păstrează forma căpătată.
Fiind din nou încălzite, ele iarăşi devin moi, pot căpăta o noua forma si tot aşa mai departe.
Din polimerii termoplastici pot fi formate prin încălzire si presiune diferite articole care in caz
de necesitate pot fi din nou supuse aceluiaşi mod de prelucrare.
Polimerii termoreactivi la încălzire devin plastici, apoi îşi pierd plasticitatea devenind
nefuzibili si insolubili, deoarece intre macromoleculele lor au loc interacţiuni chimice,
formându-se o structura tridimensionala ( ca in cazul vulcanizării cauciucului). Un astfel de
material nu mai poate fi supus prelucrării a doua oara: el a căpătat o structura spaţiala si si-a
pierdut plasticitatea – proprietate necesara pentru acest scop.
MASINI DE INJECTAT MASE PLASTICE
Fig.1. Maşina de injectat Mase plastice Engel duo 500
Lucrarea de dizertaţie de fata isi propune sa abordeze:
– tipuri de materiale termoplastice
– procesul injectării maselor plastice
– simularea curgerii in matriţa a materialului termoplastice
– calitatea pieselor injectate
– tipuri de defecte ale pieselor injectate
6
– prezentarea pe scurt a unei maşini de injectat ARBURG 420 C 1000-290
SELOGICA
Pentru a realizarea pieselor injectate se va efectua un fenomen ciclic de injectie, care
presupune următoarele operaţii.
- alimentarea materialului (dozarea);
- încălzirea si topirea materialului in cilindrul maşinii;
- închiderea matriţei;
- introducerea materialului topit sub presiune in matriţă;
- solidificarea si răcirea materialului din matriţă;
- deschiderea matriţei;
- eliminarea piesei injectate din matriţă.
7
CAPITOLUL 1
MATERIALE TERMOPLASTICE
1.1. Structura chimica a polimerului
Polimerul este componenta de baza a materialului plastic.[1]
Moleculele sunt cele mai mici unităţi de construcţie fizica care se compun din atomi si
care sunt cele mai mici unităţi de construcţie chimica. Talia moleculelor este indicata de către
masa molara denumita si masa moleculara.
Masa molara este calculata prin numărul de atomi prezenţi in molecula si greutatea
lor atomica. Atomul de baza al tuturor polimerilor este carbonul de valenţa 4. Greutatea
atomica este egala cu 12.[1]
Macromolecula este entitatea structurala a unui polimer care se formează prin
secventarea covalenta, mai mult sau mai puţin ordonata, a unor grupări de atomi identice sau
similare.
Macromoleculele obţinute nu au toate aceeaşi lungime, respectiv acelaşi număr de
meri.[1]
Intr-un gram de produs exista, in general, mai multe milioane de lanţuri
macromoleculare de lungimi diferite. Din acest motiv, informaţiile cu privire la masa
moleculara a polimerului se exprima statistic, prin utilizarea noţiunii de distribuţie a maselor
moleculare ale polimerului .
Urmărind procesul de formare a unui lanţ macromolecular, indiferent de structura, se
constata ca după atingerea unei anumite dimensiuni, produsul obţinut releva noi proprietăţi
care sunt determinate de caracterul catenar al moleculelor.[1]
Modificarea masei moleculare marchează întotdeauna transformări calitative, trecerea
la noi substanţe cu un complex deosebit de însuşiri .
Monomerul este materialul de baza al unui polimer, unitatea de construcţie care in
reacţii chimice se leagă in polimeri.[1]
Prin alegerea corespunzătoare a monomerilor, sau a condiţiilor de sinteza, se poate
imprima o anumita structura si compoziţie chimica compusului macromolecular.
Clasificarea polimerilor se poate face in funcţie de procedeul de sinteza si in funcţie de
proprietăţi.[2]
8
Polimerii sintetici se obţin prin reacţii de :
– polimerizare;
– policondensare;
– poliaditie.
Polimerizarea este procesul prin care moleculele-meri se transforma In
macromolecule liniare printr-un proces chimic, fără eliberare de subproduse.
Homopolimerul este un polimer constituit dintr-o înlănţuire liniara de elemente
structurale identice (monomeri).[2]
Procesul prin care un monomer se transforma in homopolimer poate fi descris prin
formula:
(1.1)
unde:
– A – este monomerul;
– n – este gradul de polimerizare.
Procesul de polimerizare a doua specii deosebite de monomeri poarta denumirea de
copolimerizare si poate fi descris prin schemele :[2]
– a – copolimeri alternanţi,
-A-B-A-B-A-B-A-B-A- (1.2)
– b – copolimeri statistici,
-A-A-B-A-B-A-A-A-B- (1.3)
– c – copolimeri bloc,
-A-A-A-A-A-B-B-B-B- (1.4)
– d – copolimeri ramificaţi,
9
B
|
–A–A–A–A–A–A– (1.5)
| |
B B
| |
B B
|
B
Unde : A si B sunt doi monomeri diferiţi.
Copolimerii sunt caracterizaţi de o compoziţie instantanee si una globala.
Copolimerizarea este un procedeu potrivit pentru realizarea de polimeri cu compoziţii
prestabilite.[2]
In cazul polimerizării se leagă intre ele molecule de acelaşi fel sau diferite, iar
polimerul format are masa moleculara egala cu suma maselor moleculare ale moleculelor
reactante.[2]
Policondensarea este procesul prin care moleculele-meri sunt schimbate in
macromolecule gratie unui proces chimic. In acest caz are loc punerea in libertate a unor
substanţe simple ca apa, alcool metilic, formaldehida, etc. In acest caz masa moleculara a
polimerului nu este egala cu suma maselor moleculare a moleculelor iniţiale.
Prin policondensare se fabrica destul de bine polimeri termoplastici cu molecule
liniare lungi.
Poliaditia este un proces prin care au loc reacţii de adiţie (doua sau mai multe
molecule, de acelaşi fel sau diferite, reacţionează pentru a forma un singur compus) si de
polimerizare intre substanţe difunctionale sau polifunctionale din care rezulta polimeri cu
proprietăţi speciale (de exemplu, poliuretanii).[2]
1.2 Configuraţia lanţurilor macromoleculare
Un agregat molecular poate fi definit atât topologic cat si geometric.
Definirea topologica se ocupa de structura primara prin care se stabilesc compoziţia
chimica si posibilităţile de aranjare a unitarilor structurale intr-o macromolecula.[2]
10
Definirea geometrica se refera la configuraţia polimerilor. Din acest punct de vedere
polimerii pot fi:
– liniari sau filiformi care se caracterizează prin lanţuri moleculare care au crescut pe
o singura direcţie; lungimea acestora este mult mai mare decât dimensiunile lor transversale;
– ramificaţi care rezulta in cazul in care lanţurile macromoleculare au crescut pe toate
cele trei direcţii ale spaţiului;[3]
– tridimensionali care conţin macromolecule care au crescut pe toate cele 3 direcţii ale
spaţiului; se formează astfel o reţea spaţiala.
In funcţie de ordonarea si simetria moleculelor legate de catena principala se disting
patru configuraţii posibile care determina următoarele tipuri de polimeri [3] :
– polimeri tactici – au o structura spaţiala neregulata in a cărei lanţuri
macromoleculare succesiunea unitarilor structurale elementare nu respecta nici o ordine. La
un lanţ macromolecular in creştere o noua molecula de monomer se poate ataşa in mai multe
moduri, după dispoziţia sa spaţiala.[3]
– polimeri izotactici – au o structura spaţiala regulata in a căror lanţuri
macromoleculare succesiunea unitaţilor structurale elementare respecta aceeaşi ordine. La un
lanţ macromolecular in creştere moleculele de monomer se aşează constant in aceeaşi poziţie
si in aceeaşi parte a lanţului macromolecular.[3]
– polimeri sindiotactici - care au deasemenea o structura spaţiala regulata. La un lanţ
macromolecular in creştere moleculele de monomer se aşează de o parte si de alta a acestuia
in mod alternativ.
– polimeri stereobloc – care se caracterizează prin alternarea unor blocuri de
configuraţii; fiecare bloc este izotactic dar cu unităţile structurale laterale orientate diferit fata
de blocul precedent.
1.3. Clasificarea materialelor plastice
In vederea întrebuinţării lor tehnice materialele plastice se clasifica luând in
consideraţie comportarea termomecanica, care tine seama de variaţia deformaţiei unui polimer
sub sarcina constanta in funcţie de temperatura. Se deosebesc următoarele grupe: termoplaste,
termorigide, elastomeri.[3]
11
Termoplastele sunt polimeri sau materiale plastice rigide la temperatura ambianta care
prin creşterea temperaturii se înmoaie si prin răcire se rigidizează din nou. Procesul este
reversibil.[4]
Termorigidele sunt polimeri sau materiale plastice rigide la temperatura ambianta.
Prin creşterea temperaturii se provoacă o descompunere ireversibila.
Elastomerii sunt polimeri sau materiale plastice care au un comportament de cauciuc
la temperatura mediului ambiant.[4]
1.4 Stările fizice ale polimerilor
Substanţele in natura se prezintă in patru stări de agregare: solida, lichida, gazoasa si
plasma. Compuşii macromoleculari exista numai in stările de agregare condensate, solida si
lichida.
Pentru caracterizarea proprietarilor compuşilor macromoleculari starea de agregare
este neconcludenta si de aceea se defineşte starea de faza, care in sens termodinamic,
reprezintă o porţiune dintr-un sistem, omogena din punct de vedere al compoziţiei chimice si
proprietarilor, separata de restul sistemului prin suprafeţe nete. Se deosebesc doua stări de
faza ale polimerilor: amorfa si semicristalina (fig. 1.1).[4]
Starea de faza amorfa se caracterizează printr-un aranjament dezordonat al
macromoleculelor (fig. 1.1.a).[4]
Structura polimerilor amorfi este teoretic comparabila cu cea a lichidelor, caracterizate
prin absenta ordinii moleculare la mare distanta. Sub acţiunea forţelor intermoleculare in
lichide se formează elemente structurale mici in care aranjarea fiecărei molecule este
determinata de dispunerea celor învecinate, fără a depinde de cele aflate la mare distanta. In
aceasta baza lichidele pot fi privite ca sisteme de ordine apropiata. Aceleaşi substanţe, in
stare cristalina, prezintă o structura cu un grad mare de ordonare in care atomii si moleculele
sunt dispuse intr-o ordine stricta pe cele trei dimensiuni pana la distante mult mai mari,
comparativ cu dimensiunile elementelor structurale. Aceste formaţiuni poarta denumirea de
sisteme cu ordine îndepărtata .[4]
La polimeri elementele structurale cele mai simple, in raport cu care se face ordonarea,
sunt segmentul si macromolecula. Domeniul ordinii apropiate, in dispunerea
macromoleculelor la mase moleculare suficient de mari trebuie sa atingă dimensiuni
apreciabile si sa păstreze asimetria unei astfel de ordonări ca si la macromoleculele
individuale.[4]
12
Mult timp s-a crezut ca la polimerii aflaţi in stare lichida sau solid amorfa lipseşte
orice ordine la aranjarea lanţurilor macromoleculare. In urma studiilor roentgenografice si de
microscopie electronica a fost demonstrata posibilitatea formarii la polimeri a unor structuri
organizate de forma liniara sau sferica. S-a stabilit ca apariţia structurilor supramoleculare are
loc deja la polimerii amorfi.[4]
Structura supramoleculara se refera la agregarea lanţurilor macromoleculare intr-un
material polimer in funcţie de compoziţia chimica, conformaţia si configuraţia lor, cat si de
condiţiile exterioare.[4]
a – structura amorfa
b – structura semicristalina
A – zona neorientata ( amorfă )
B – zona orientată ( cristalină)
Macromoleculele flexibile, individuale tind sa ia o forma sferica, cea mai convenabila
din punct de vedere energetic, realizând globule.[4]
Dispunerea reciproca a segmentelor de lanţ in interiorul globulelor este de obicei
dezordonata; structura globulara se întâlneşte la majoritatea polimerilor naturali aflaţi in stare
amorfa. Cauza apariţiei globulelor o constituie intensificarea forţelor de interacţiune
intramoleculara intre grupările de atomi in raport cu cele intermoleculare cat si datorita
flexibilităţii deosebit de ridicate a lanţurilor. Corelarea acestor doua proprietăţi determina
capacitatea de răsucire a macromoleculelor in ghemuri.
Structurile globulare pot lua naştere si in condiţii de sinteza deoarece in funcţie de
condiţiile desfăşurării ei, macromoleculele adopta configuraţii liniare sau de ghem.[4]
13
a bFig. 1.1 Structura Schematica a
macromolecular
In funcţie de natura polimerului, condiţiile exterioare si proprietăţile
macromoleculelor, formaţiunile globulare si liniare, pot da structuri supramoleculare mai
complexe, care insa nu sunt rezistente putând fi uşor distruse.[4]
Starea de faza cristalina se caracterizează prin aranjarea pachetelor de macromolecule
in mod regulat formând reţele spaţiale. Pachetul care cristalizează poseda limite de separaţie
si tensiune superficiala cu însuşiri specifice substanţelor cristaline.
Datorita tendinţei de micşorare a energiei superficiale excedentare, pachetele de
cristaline tind sa se unească in benzi, micşorând suprafeţele de separare.[5]
In funcţie de dimensiunile acestor formaţiuni primare, in continuare se pot naşte
elemente structurale fibrilare, aciforme sau de tip placa. Acestea vor fi esenţiale pentru
producerea unor structuri cristaline mai complexe cum sunt sferolitele si ulterior cristalele
lamelare.[5]
Polimerii parţial cristalini (sau semicristalini) sunt materiale bifazice constituite dintr-
un domeniu amorf si un domeniu cristalin a căror proprietăţi se suprapun (fig. 1.1.b). Astfel,
de exemplu, rigiditatea adusa de faza cristalina se suprapune peste flexibilitatea adusa de faza
amorfa.[5]
Proporţia de zone cristaline raportata la zonele amorfe determina procentul de
cristalinitate al polimerului.
Astfel procentul de cristalinitate se poate exprima cu relaţia
(1.6)
Unde:
– este volumul de material cristalizat
– este volumul total de material
In tab. 1.1 este prezentata procentul de cristalinitate pentru diferite materiale
termoplastice. [5]
Volumul de material cristalizat depinde de condiţiile de injectare :
– viteza de răcire al materialului;
– orientarea macromoleculelor in piesa injectata;
– parametrii maşinii de injectat.
In tab. 1.2 pot fi urmărite diferite materiale amorfe si semicristaline. [5]
14
Proprietăţile materialelor termoplastice depind de starea amorfa sau semicristalina;
acestea pot fi urmărite comparativ in tab. 1.3.
Tab.1.1. Procentul de cristalinitate a principalelor materiale termoplastice
semicristaline.[5]
TAB 1.1
Materialul termoplastic Simbol Procent de cristalinitate
Poliamidă 6 PA 6 40 %
Poliamidă 66 PA 66 70 %
Poliacetal POM 90 %
Polietilentereftalat PET 50 %
Polibutilentereftalat PBT 50 %
PoIitetrafluoretilenă PTFE 95 %
Polifenilensulfură PPS 50 %
Poliarilamida PAA 30 %
Polietilenă de joasă
densitate
PEJD 65 %
Polietilenă de înaltă
densitate
PEID 80 %
Polipropilenă PP 60 %
Polieteretercetonă PEEK 35 %
Polimer cu cristale lichide LCP 99 %
Tab.1.2 Materiale termoplastice amorfe si semicristaline.[5]
TAB 1.2.
Materiale termoplastice amorfe
(simboluri)
Materiale termoplastice semicristaline
(simboluri)
PS PA
ABS PET
PC PBT
PMMA POM
PPO PTFE
15
PPE PPS
PVC PAA
PSU PEJD
SAN PEID
PEI LCP
PEEK
Tab.1.3 Diferenţe intre materialele termoplastice amorfe si semicristaline.[5]
TAB 1.3
Material termoplastic amorf Material termoplastic semicristalin
In general transparent Opac
Topire vâscoasa Topire libera
Coeficient de frecare ridicat Coeficient de frecare slab
Caracteristici mecanice slabe Rezistenta mecanica ridicata
Ornamentare uşoara Ornamentare dificila
Contracţie mica Contracţie si postcontractie importanta
Rezistenta slaba la agenţi chimice Rezistenta buna la agenţi chimici
Scad caracteristicile mecanice o data cu
creşterea temperaturii
O buna menţinere a caracteristicilor
mecanice la creşterea temperaturii
La compuşii macromoleculari in afara stărilor de agregare şi de fază se defineşte şi
conceptul de stare fizică. Polimerii amorfi se prezintă in trei stări fizice: vascoelastică, înalt
elastică şi vitroasă (sticloasă). Acestea se deosebesc intre ele printr-o serie de proprietăţi din
modificarea cărora se determină temperaturile de transformare dintr-o stare in alta, cât şi
dependenta lor de structura si proprietăţile polimerului. Cele trei stări ale polimerului amorf
pot fi urmărite pe diagrama deformaţie - temperatura (fig 1.2)[5]
Starea sticloasă este caracterizată de deformaţii elastice foarte mici care cresc liniar
cu temperatura respectând legea lui Hook şi se explică prin preponderenta însemnată a
forţelor intermoleculare si intramoleculare asupra energiei de agitaţie termică. Această stare
se menţine până la temperatura de vitrifiere . [5]
Temperatura de vitrifiere scade cu micşorarea masei moleculare.
16
Starea Înalt-elastică începe deasupra temperaturii de vitrifiere. Pe intervalul
corespunzător stării înalt elastice deformaţiile cresc rapid la început, după care raman
constante pană la temperatura de curgere . [5]
In acest domeniu polimerul dezvoltă deformaţii mari, reversibile , datorate mişcărilor
termice executate de segmentul de lanţ, fără ca moleculele să se deplaseze independent.
Starea vascoelastică începe in cazul polimerilor amorfi la temperatura
Acest domeniu se caracterizează printr-o mişcare termică intensă a segmentelor de lanţ
şi a macromoleculelor in întregime. Temperatura de curgere marchează apariţia, alături de
deformaţia elastică reversibilă a deformaţiei ireversibile. Temperatura de curgere nu
reprezintă o valoare fixă ci un interval caracteristic pentru fiecare polimer in parte, in funcţie
de configuraţia polimerului, de factori cinetici (viteza de încălzire) si de durata aplicării
sarcinii. La , energia cinetică a macromoleculelor învinge forţele de coeziune moleculare,
ceea ce permite mişcarea lor relativă de alunecare. Temperatura creşte cu mărimea
macromoleculelor.[6]
Temperaturile caracteristice ale polimerilor sunt: temperatura de vitrifiere
temperatura de curgere cT , temperatura de fragilizare , temperatura de topire ,
temperatura de degradare termică .[6]
Temperatura de fragilizare este temperatura minimă până la care materialul nu este
casant. Practic, este temperatura la care o epruvetă de polimer supusă unei solicitări
instantanee se rupe.[6]
Temperatura de degradare este temperatura la care începe descompunerea
polimerului sub influenţa căldurii. depinde de durata solicitării termice.
17
Cu cat gradul de polimericare este mai mare cu atât stabilitatea termica a polimerului
este mai mica.[6]
Temperatura de topire Tt este caracterizata polimerilor cristalini si marchează trecerea
de la starea semicristalina solida la starea lichida. Din analiza variaţiei volumului specific al
polimerilor cu temperatura se constata ca polimerii cristalini au o temperatura de topire bine
definita , iar polimerii semicristalini se caracterizează atât prin temperatura de topire cat si
prin temperatura de vitrifiere fig.1.3. Polimerii numiţi „cristalini” sunt de fapt semicristalini.
Temperaturile caracteristice stărilor fizice ale unui polimer amorf se prezintă in
fig .1.4. [6]
Prelucrarea materialelor plastice este dependenta de starea lor fizica , astfel incat un
anumit procedeu de prelucrare poate fi aplicat numai intr-un anumit interval de temperatura.
Fig. .1.3 Dependenta de temperatura a volumului specific al unui polimer[6]
a – cristalin
b – semicristalin
Fig.1.4. Temperaturile caracteristice stărilor fizice ale unui polimer:
18
A – dependenta stării fizice a polimerilor amorfi de temperatura
B – procedee de prelucrare;
1 – faza solida (sticloasa)
2 – faza termoelastică (înalt – elastica);
3 – faza termoplastica ;
– limita de curgere
– rezistenta de durata
– alungirea specifica
1.5. Proprietăţi fizice
Prelucrarea materialelor plastice prin injectare impune cunoaşterea caracteristicilor lor
fizice in legătură cu proprietăţile implicate in procesul de prelucrare: schimbare de stare,
deformare, curgere. Utilizarea materialelor termoplastice, în schimb, impune cunoaşterea altor
caracteristici fizice la injectare: rezistenţa mecanică, comportarea in câmp electric, magnetic
sau termic, etc. [7]
Cunoaşterea proprietăţilor fizice ale materialelor plastice prelucrate prin injectare este
necesară deoarece regimul de lucru, forma şi dimensiunile organelor active ale maşinii depind
de valorile caracteristicilor fizice .
In maşina de injectat materialul trece din starea solidă (granulată sau pulverulentă) in
starea de topitură. Valorile parametrilor de lucru ai unei maşini de injectat (temperaturi,
presiuni, viteze, etc.) depind de materialul prelucrat caracterizat de proprietăţile sale fizice.
Din aceste motive este necesară cunoaşterea proprietăţilor fizice (tehnice, reologice,
tribologice) ale materialelor plastice in stare solidă, granulară sau pulverulentă, in stare de
topitură, precum si in stare tranzitorie dintre granule sau pulbere si starea de topitură .[7]
1.5.1. Proprietăţi fizice ale materialelor termoplastice, granulare sau pulverulente
(medii discontinue)
Fracţia de goluri
Un ansamblu de particule in stare granulată sau pulbere cuprinde particulele propriu-
zise şi golurile dintre ele. Proprietăţile fizice ale ansamblului depind de volumul golurilor.
19
Fracţia de goluri sau porozitatea intr-un strat staţionar, este definită ca raportul
dintre volumul golurilor şi volumul total V al stratului granular sau pulverulent.[7]
(1.7)
Fracţia de goluri depinde de forma particulelor, de spectrul granulometric, de
dimensiunile spaţiului de lucru, de presiunea la care este supus ansamblul de particule.[7]
Trecerea de la materialul granular sau pulverulent cu densitatea la materialul
compact cu densitatea intrinsecă , care are loc pe seama anulării golurilor, se caracterizează
prin raportul de compresie.
(1.8)
In care (T, p) este densitatea finală la temperatura T si presiunea a materialului.
Fracţia de goluri se modifică in funcţie de aşezarea reciprocă a particulelor. Aşezarea
particulelor sferice la alimentarea lor in cilindrul unei maşini de injectare, in canalele melcului
cu secţiune dreptunghiulară, variază pe măsura deplasării acestora in canal intre aşezarea cea
mai afânata (zona de alimentare) si aşezarea cea mai compactă (fig. 1.5).[7]
In practică forma, dimensiunile si volumul granulelor nu sunt constante, ele variază.
aleator. Distribuţia dimensiunilor granulelor influenţează parametrii regimului termomecanic
la prelucrarea prin injectare, putând determina fluctuaţii de presiune şi debit.
In canalele cu secţiunea dreptunghiulară, densitatea in vrac a granulelor depinde atât
de aşezarea lor în canal cât şi de dimensiunile canalului.[7]
Transmiterea presiunii
In medii discontinue, granulare sau pulverulente, presiunea se transmite altfel decât in
fluide. Mediile de granulare sunt anizotrope, presiunea netransmiţându-se cu aceeaşi valoare
in toate direcţiile in jurul unui punct.[7]
Coeficientul de frecare externă
Frecarea intre granulele sau pulberea de material plastic si suprafeţele metalice are
importanţă in practică, deoarece valoarea coeficientului de frecare influenţează debitul maşinii
de injectare si determină valoarea energiei disipate prin frecare externă.
Valoarea coeficientului de frecare depinde de: presiune, viteza relativă, temperatură,
rugozitatea suprafeţelor in contact, prezenţa sau absenţa lubrifiantului pe suprafeţele de
contact. In general, coeficientul de frecare externă, atât pentru pulberi cât si pentru granule, se
20
micşorează cu presiunea şi este practic independent de viteza relativă in raport cu suprafaţa
metalică.[7]
Coeficientul de frecare creste cu creşterea adâncimii asperităţilor suprafeţei metalice şi
cu numărul microcanalelor de pe suprafaţa granulelor. Temperatura are efect diferit asupra
coeficientului de frecare externă care este dependent de natura materialului.[7]
Fig. 1.5 Aşezarea particulelor sferice in canale cu secţiunea dreptunghiulara
Frecarea externă a materialelor plastice determină acumularea de sarcină
electrostatică.. De acest fenomen trebuie să se tină seama la transportul prin conducte al
granulelor sau a pulberii de material plastic.[7]
Comportarea reologică
Este important ca materialele pulverulente sau granulare care alimentează maşinile de
injectare să aibă proprietăţi de curgere corespunzătoare, mai ales in cazul alimentării automate
a maşinilor.[7]
Din punct de vedere practic interesează curgerea din buncăre (pâlnii de alimentare).
Au fost determinate si verificate experimental relaţii pentru profilul vitezelor la curgerea
granulelor, precum şi debitul curgerii particulelor prin orificii circulare sau dreptunghiulare.
Caracterizarea capacităţii de curgere a unor medii necoezive se face cu ajutorul duratei
de curgere dintr-un buncăr (pâlnie) cu diametrul D. Timpul de curgere reprezintă durata in
care o cantitate de material granular sau pulverulent curge dintr-un buncăr de dimensiuni date.
Procesul de prelucrare in maşina de injectare depinde si de procesul termomecanic din
zona in care materialul este discontinuu (necoeziv si apoi coeziv). Acest lucru a impus
determinarea coeficientului conductivităţii termice.[7]
Conductivitatea termică influenţează transferul termic de la peretele metalic la
ansamblul granular sau pulverulent. S-a constatat că coeficientul conductivităţii termice
creste proporţional cu mărimea densităţii in vrac datorită micşorării fracţiei de goluri.[7]
21
1.5.2. Proprietăţi fizice ale materialelor termoplastice (medii continue)
1.5.2.1 Proprietăţi mecanice
Materialele termoplastice sunt materiale vascoelastică, ele prezentând fenomenul de
fluaj, chiar la temperatura mediului ambiant.[7]
Fluajul sau curgerea lentă este fenomenul de variaţie a eforturilor unitare şi a
deformaţiilor sub efectul sarcinilor aplicate. Din acest motiv caracteristicile mecanice
determinate in încercări de scurtă durată nu sunt concludente pentru calculul pieselor
injectate.[7]
Pentru a caracteriza din punct de vedere al rezistentei mecanice un material
termoplastic trebuie să se tină seama de efectul concentraţiei diferitelor materiale din
compoziţia sa, de efectul unor factori de mediu (temperatură, umiditate, raze ultraviolete,
etc.), precum si de efectul trecerii timpului asupra caracteristicilor mecanice.
Solicitarea de scurtă durată[7]
In încercările de scurtă durată se urmăreşte determinarea dependentei dintre efortul
unitar aplicat ( sau ) si deformaţia specifică ( sau ) precum si stabilirea caracteristicilor
ruperii ( caracterul ruperii). Durata încercării este corelată cu viteza de variaţie a sarcinii
aplicate sau cu viteza de deformare.[7]
Modulul de elasticitate dă indicaţii asupra rigidităţii materialului. La acelaşi efort
unitar materialul mai rigid se deformează mai puţin şi are un modul de elasticitate mai mare.
[7] Se definesc noţiunile:
– modul de elasticitate la tracţiune efectiv
(1.9)
care se determină măsurând panta tangentei la curba caracteristică (fig. 1.6);[7]
– modul de elasticitate transversal pentru solicitarea de răsucire
(1.10)
Modulul de elasticitate transversal pentru o piesă injectată se poate calcula plecând de
la modulul de elasticitate E
22
(1.11)
unde este coeficientul lui Poisson ( = 0,33 pentru materiale termoplastice rigide).
Masa moleculară precum si gradul de orientare al polimerului influenţează valoarea
caracteristicilor mecanice. La creşterea masei moleculare a materialului termoplastic creşte
rezistenta sa la rupere.[8]
Fig. 1 .6. Diagrama a unui poliacetal (Hostaform) cu viteză de încercare de 12,5
mm/min.[8]
Fig. 1.7 Diagrama pentru diferite materiala
Ruperea materialelor termoplastice poate avea caracter fragil, vascoelastic sau vâscos.
Caracterul ruperii iese in evidenţă pe diagrama şi depinde de viteza încărcări (fig. 1.7).
Un material care la viteze mici de încărcare se rupe vâscos, la viteze mari de încărcare se
poate rupe vascoelastic sau fragil. La termoplaste se întâlneşte in general ruperea vâscoasă
caracterizată printr-o lungire pronunţată (etirare) a piesei înainte de rupere.[8]
Valorile caracteristicilor mecanice ale unui material termoplastic depind şi de natura şi
concentraţia materialelor auxiliare, precum şi de orientarea macromoleculelor. Astfel, pentru
23
piesele obţinute prin injectare rezistenta la rupere pe direcţia curgerii este substanţial mai
mare decât pe direcţia perpendiculară la direcţia de curgere.[8]
Existenta concentratorilor de eforturi unitare pe suprafaţa unei piese (găuri, crestături,
gâtuiri, etc.) determină in zona respectivă diminuarea rezistenţei mecanice a materialului.
Valoarea modulului de elasticitate E scade cu creşterea temperaturii (fig.1.8). O
variaţie similară se constată şi pentru modulul de elasticitate transversal G.
Solicitarea de lungă durată
Cu trecerea timpului, pentru o piesă injectată, valorile caracteristicilor mecanice scad
şi cresc deformaţiile. Efortul unitar la care se produce ruperea se micşorează cu trecerea
timpului (fig.1.9).[8]
Variaţia in timp a deformaţiei specifice la temperatură şi sarcină constantă depind de
natura polimerului. După o anumită durată, deformaţia creşte accelerat intr-un interval scurt
de timp, momentul începerii acestui proces fiind de foarte mare importantă la utilizarea piesei
injectate. [8]
Fig. 1.8. Variaţia modului de elasticitate in funcţie de temperatura pentru poliamida
( Durethan de diferite tipuri)
Fig. 1.9 Rezistenta la fluaj la solicitare permanenta pentru polistiren
( Hostyren de diferite tipuri)
24
Fig 1.10 Variaţia in timp a rezistentei de durata a polietilenei de înalta densitate la diferite
temperaturi
Solicitarea la oboseala[8]
Daca sarcinile aplicate pentru piesele injectata variază periodic intre o limita maxima
si una minima se spune ca piese injectata este supusa la solicitări variabile sau la solicitări la
oboseala . Variaţia efortului unitar pornind de la o valoare oarecare si pana ajunge din nou la
aceeaşi valoare si la acelaşi sens de variaţie, formează un ciclu al solicitării variabile Fig. 1.11
Fig. 1.11. Ciclul unei solicitări variabile
Caracteristicile de rezistentă ale materialului ca urmare a acestei solicitări se
diminuează cu creşterea numărului de cicluri de solicitare tinzând către o valoare constantă
după un număr foarte mare de solicitări. Variaţia periodică in timp a efortului unitar poate fi
provocată pe cale mecanică sau poate fi urmarea unor fluctuaţii periodice de temperatură.[8]
Supuse solicitărilor ciclice, materialele plastice se încălzesc (datorită componentei
vâscoase şi conductivităţii termice relativ scăzute) astfel incat ruperea poate avea loc după
două mecanisme diferite:
25
– temperatura creşte un timp, după care se stabilizează; ruperea are loc prin
propagarea fisurii;
– temperatura creşte continuu, motiv pentru care are loc înmuierea .(termică) si in final
materialul cedează.
Pentru marea majoritate a materialelor plastice, rezistenţa la oboseală la vibraţii atinge
20...30% din rezistenta la rupere determinată la încercarea de scurtă durată. Rezistenţa la
oboseală scade in prezenta concentratorilor de eforturi unitare. In acelaşi sens acţionează
defectele existente in interiorul unei piese injectate.[9]
Influenta regimului de prelucrare asupra caracteristicilor mecanice
Rezistenţa mecanică a pieselor injectate din materiale termoplastice depinde de
parametrii regimului de prelucrare. Presiunea si temperatura topiturii ,viteza de prelucrare,
viteza de răcire a piesei injectate determină starea de eforturi unitare permanente. Alegerea
unui regim de prelucrare optim determină in piesele injectate eforturi unitare minime.
Tratamentul termic aplicat pieselor injectate duce la micşorarea stării de tensiuni
interne şi corespunzător la mărirea durabilităţii ei.[9]
In cazul obţinerii pieselor cu configurată complicate prin injectare, regimul de
prelucrare poate fi modificat in limite strânse. Din acest motiv reducerea la minimum a
eforturilor unitare remanente nu poate fi realizată numai prin modificarea regimului de
prelucrare ci şi prin tratamentul termic al pieselor obţinute.
Efectul parametrilor regimului de prelucrare depinde de natura polimerului, masa
moleculară, gradul de cristalinitate, etc.[9]
Tratament termic
Ca urmare a aplicării tratamentului termic unei piese injectate se obţine: micşorarea
eforturilor unitare remanente rezultate din procesul de injectare, mărirea stabilităţii
dimensionale a pieselor, mărirea rezistentei la agenţii chimici, mărirea rezistentei la rupere,
îmbunătăţirea caracteristicilor electrice.
Pentru piesele injectate eforturile unitare remanente scad cu mărirea duratei de
menţinere la temperatura de tratament termic si cu mărirea grosimii piesei.[9]
Principiul tratamentului termic constă in a aduce piesele injectate deasupra
temperaturii de utilizare pentru a provoca variaţii dimensionale. Tratamentul se efectuează
intr-un mediu neutru in raport cu materialul, suprimând contactul cu aerul pentru a evita
fenomenul de oxidare. Se folosesc in general uleiuri minerale sau uleiuri solubile ca medii de
tratament termic.[9]
26
Pentru a evita şocurile termice, creşterea si scăderea temperaturii băii se face treptat,
înainte si după efectuarea tratamentului termic.[9]
Ca urmare a aplicării tratamentului termic, in piesa injectată apar contracţii adiţionale
(fig.1.12) şi se realizează o ameliorare a constantei cotelor (fig.1.13).
Mediul in care are loc tratamentul termic influenţează rezultatele dacă are loc simultan
un proces de chemosorbţie. Asemenea medii de tratament chimic active, pătrund in polimer
prin porii acestuia, prin microcanale , microfisuri si alte defecte producând modificarea
chimică a polimerului îndeosebi in stratul superficial.[9]
5.2.2. Proprietăţi tribologice
Comportarea tribologică a materialelor termoplastice influenţează prelucrarea prin
injectare si de asemenea influenţează alegerea lor pentru construcţia pieselor supuse
fenomenelor de frecare . Acestea se studiază in combinaţiile polimer-polimer si polimer-
metal.[9]
Fig. 1.12 Influenta tratamentului termic pentru doua tipuri de poliamida (Technyl ) pentru o
placa injectata 100 x 100mm
a – după injectarea;
b – după stabilizare termica (t= 1 ora ; T = 150 C )
27
Fig. 1.13 Efectele secundare ale tratamentului termic la o piesa injectata din poliamida
(Technyl A216 )
a – înainte de stabilizare
b – după stabilizare.
Proprietăţile tribologice ale materialelor termoplastice depind de natura polimerului,
de natura si cantitatea componentelor recepturii, de natura suprafeţei de contact, de
rugozitatea pieselor in contact, de presiune, de temperatură si de viteza relativă a pieselor.
Pentru mase plastice ca si pentru metal există următoarele stadii de frecare: frecarea
uscată, frecarea mixtă şi frecarea fluidă. Coeficientul de frecare pentru diferite materiale
plastice in cazul frecării uscate si mixte poate fi urmărit in tab. 1.4. [10]
In procesul de frecare al materialelor plastice se constată transfer de material plastic de
pe o suprafaţă pe alta, ceea ce confirmă ipoteza naturii adezive a frecării si uzării.
Se constată că forţa de frecare pentru materiale plastice se compune din două
componente :
(1.12)
– forţa necesară ruperii micilor joncţiuni determinate de adeziunea celor două
suprafeţe aflate in contact;[10]
– forţa necesară deformării (sau deplasării materialului) ca urmare a
întrepătrunderii neregularităţilor celor două suprafeţe aflate in contact.
Adaosul unor lubrifianţi micşorează atât frecarea interioară a polimerului, cât şi
frecarea pe suprafeţe metalice. Lubrifianţii formează un film intre polimer şi suprafaţa
metalică, evitând lipirea materialului pe această suprafaţă. In cazul unei polietilene, de
28
exemplu, prin ungere cu apă, coeficientul de frecare devine de două ori mai mic decât in cazul
frecării uscate si se reduce aproape la zero in cazul ungerii cu emulsie (fig. 1. 14).[10]
Temperatura suprafeţei metalice cu care materialul plastic se află in contact
influenţează coeficientul de frecare, astfel costatăndu-se creşterea coeficientului de frecare cu
scăderea temperaturii. La temperaturi mari sau la viteze mari, coeficientul de frecare creste
(fig. 1. 15).[10]
Tab.1.4 Coeficientul de frecare pentru diferite materiale plastice[10]
Tab.1.4
Compusul Densitate
(g/cm3]
Duritate
(Rockwell) uscat ulei
Teflon 2,10 25 0,04...0,30 0,04...0,06
Relon 2,14 10,5 0,12...0,19 0,04...0,06
Teflon MoS2 (1:1) 2,07 63 0,13...0,21 0.04...0,06
Teflon MoS2 (3:1) 2,41 33 0,13...0,22 0,05...0,06
Teflon - grafit (1:1) 2,88 42 0,12...0.19 0,05...0,07
Teflon - grafit (3:1) 2,12 52 0,12...0,19 0,04...0,06
Teflon - asbest (3:1) 2,11 60,5 0,14...0,21 0,04...0,05
Acetat de celuloză 1,13 72 0,17...0,32 0,07...0,14
Polimetacrilat de metil 1,16 89 0,16...0,47 0,10...0,19
Poliamidă 6.6. 1,14 85 0,15...0,33 0,09...0,14
Polietilenă 1,89 35 0,17...0,80 0,01...0,09
Polistiren 1,02 81 0,12...0,45 0,06...0.13
Fig . 1.14 Coeficientul de frecare al unei polietilene pe oţel, la diferite viteze:
1 – frecare uscata la v = 0,0136 m/s;
2 – ungere cu apă la v = 0,0136 m/s;
3 – ungere cu apa la v = 0,136 m/s;
29
4 – ungere cu emulsie de ulei la v = 0,0136 m/s;
5 – ungere cu emulsie de ulei la v= 0,136 m/s.
Fig. 1.15 Efectul temperaturii asupra Coeficientului de frecare pentru diferite materiale
plastice[10]
1 – poliamida 6,6
2 – poliformaldehida;
3 – polietilena de inalta densitatea
4 – poliamida cu 10% polietilena;
Ra = 2 ; p = 0.5 daN/cm2 ;V=0.6 m/s
Fig. 1.16 Efectul rugozităţii asupra coeficientului de frecare pentru diferite materiale
plastice[10]
1 – poliamida 6,6
2 – poliformaldehida;
3 – polietilena de inalta densitatea
30
4 – poliamida 6.6 cu 10% polietilena;
Rugozitatea suprafeţei joacă un rol important pentru cupla materialului plastic-metal,
constatându-se un minim pentru PA 6.6 si o variaţie mai puţin pronunţată pentru celelalte
materiale plastice (fig.1.16).Presiunea de contact influenţează atât coeficientul de frecare cât
si intensitatea uzării. Pentru toate materialele plastice, creşterea presiunii de contact conduce
la creşterea uzurii.[11]
Durata frecării in general modifică valoarea coeficientului de frecare in timpul frecării are
loc uzarea suprafeţelor aflate in contact. Se disting trei tipuri de uzare la materialele plastice:
– uzare abrazivă cauzată de asperităţile mai dure ale suprafeţei cu care materialul plastic
vine in contact;
– uzare de oboseală cauzată de variaţia ciclică a eforturilor unitare locale care are loc prin
detaşarea locala a unor particule de material plastice;
– uzare de adeziune cauzată de forţele de adeziune dintre suprafeţele în contact, care se
manifestă prin transfer de la o suprafaţă la alta.[11]
Nu există, in general, o relaţie directă intre frecare şi uzare deşi factorii care determină
mărirea coeficientului de frecare duc in mod uzual şi la mărirea uzurii. Temperatura
influenţează uzarea. Din acest motiv in cuplurile de frecare material plastic-metal, pentru
materialul plastic se recomandă anumite valori maxime admisibile (tab.1.5).
TAB 1.5. Temperatura maxima admisibila din punct de vedere tribologic pentru unele
materiale plastice[11]
TAB.1.5
Material Temperatura maximă [0C]
Policlorură de vinil 60...95Polistiren 60...95
Poliolefine 70...105
Poliamide 80...110
Policarbonati 100...135
CAPITOLUL 2
31
PROCESUL INJECTĂRII MASELOR PLASTICE
2.1. Principiul injectării
Pentru realizarea pieselor injectate se va efectua un fenomen ciclic, care presupune
următoarele operaţii.[12]
– alimentarea materialului (dozarea);
– încălzirea si topirea materialului in cilindrul maşinii;
– închiderea matriţei;
– introducerea materialului topit sub presiune in matriţă;
– solidificarea si răcirea materialului din matriţă;
– deschiderea matriţei;
– eliminarea piesei injectate din matriţă.
2.2. Procesul de injectare
Fig.2.1. Schema de principiu a injectări:
a – injectarea materialului in matriţă;
b – solidificarea şi răcirea topiturii;
32
c – deschiderea matriţei si aruncarea reperului din matriţă;
1 – platoul mobil;
2 – matriţă;
3 – platou fix;
4 – duza maşinii;
5 – cilindru;
6 – corp de încălzire;
7 – melc;
8 – pâlnie de alimentare;
9 – sistem de antrenare in mişcare de rotaţie;
10 – sistem de acţionare in mişcarea de translaţie;
A – piesă injectată.
Întregul proces de injectare poate fi cuprins in următoarele trepte de proces [12]:
– plastifierea;
– umplerea matriţei;
– compactizarea;
– răcirea si demularea.
2.2.1. Plastifierea
In procesul de plastifiere materialul plastic in formă de granule este transformat prin
transfer de căldură într-o topitură.[13]
Procesul de plastifiere are loc prin transferul de căldură de la peretele cilindrului la
materialul plastic si prin căldura de fricţiune din interiorul materialului. Forfecarea din
interiorul canalului melcului provoacă pe lângă încălzire şi amestecare intensă. Aceasta
măreşte eficienţa transferului de căldură de la peretele cilindrului la masa de formare prin
convecţie forţată.
Asigurarea unei topituri omogene din punct de vedere material, reologic si termic, cu
o vâscozitate suficient de scăzută pentru a permite fenomenele de transfer de presiune si
curgere este ţelul plastifierii.[13]
Fenomenul plastifierii poate fi descris detaliat. Materialul plastic aflat in canalul
melcului, datorită frecării de peretele cilindrului, este împiedicat de a lua parte la rotaţia
melcului şi din acest motiv este transportat axial, adică spre vârful melcului. Cu cât mişcarea
33
axială a materialului este frânată mai puternic, cu atât mai intens este forfecat materialul intre
cele două straturi marginale, considerate aderate la peretele cilindrului, respectiv de fundul
canalului melcului.[13]
In timp ce in zona de alimentare granulele pătrund in canalul melcului, in capul
melcului se acumulează materialul topit. Umplerea crescândă a spaţiului de acumulare are ca
efect o mişcare axială a melcului in timpul rotaţiei. Prin aceasta, melcul–piston împinge
înapoi in rezervor o cantitate de ulei hidraulic (fig.2.2).
Sistemul hidraulic poate fi reglat astfel incat mişcarea înapoi a melcului să se facă
numai după depăşirea unei contrapresiuni reglabile numită contrapresiune de dozare sau
contrapresiune de plastifiere. Rotaţia melcului, si prin aceasta si mişcarea sa axială, sunt
stopate când se atinge un limitator de cursă reglabil.[13]
Melcul şi materialul plastic rămân intr–o stare de repaus până la începutul mişcării de
avansare a melcului pentru umplerea matriţei in ciclul următor. In timpul staţionarii melcului,
materialul plastic din spaţiul de acumulare si canalul melcului se află in schimb continuu de
căldură cu peretele cilindrului.[13]
Dacă capacitatea de plastifiere a unei maşini de injectare este prea mică si timpul de
ciclu prea scurt, poate apare o topire neomogenă sau incompletă a granulatului.
In finalul procesului de plastifiere, topitura are temperatura . In funcţie de condiţiile
de plastifiere, valoarea poate fi mai mare, egală sau mai mică decât valoarea reglată pe
regulatoarele de temperatură.
Alegerea punctului de funcţionare in procesul de plastifiere înseamnă adaptarea
condiţiilor de plastifiere la cerinţele unei vâscozităţi scăzute si unei omogenităţi
corespunzătoare, nedepăşindu-se un timp maxim admis de rotaţie al melcului pentru
reducerea duratei ciclului de injectare la o valoare minimă.[13]
Treapta de proces plastifiere cuprinde, pentru masa injectată necesară unui reper,
întregul timp de reţinere in maşina de injectare, care are o durată de mai multe cicluri de
injectare in cadrul căruia au loc mai multe rotaţii si staţionari ale melcului .
34
Fig. 2.2. Schema simplificata a injectării pentru punerea in evidenţă a presiunilor:
1 – matriţă;
2 – cilindru;
3 – melc;
4 – cilindru hidraulic;
pi – presiune interioara; pe – presiune exterioara; ph – presiune hidraulica.
Pentru plastifiere se definesc următoarele limite:[13]
– început : intrarea materialului plastic din pâlnia de alimentare in canalul
melcului;
– sfârşit : injectarea materialului plastic topit din spaţiul de acumulare o data cu
începutul miscarii de avansare a melcului–piston la umplerea matriţei.
Durata procesului de plastifiere se caracterizează prin timpul de reţinere .
Se priveşte procesul de plastifiere ca un sistem de valori de intrare si de ieşire conform
fig.2.3 [13 – 15]
Valorile de reglare a termoregulatorului
Încălzirea cilindrului de plastifiere este impartita in 4...6 zone de încălzire (fig.2. 1),
fiecare zona având un termoregulator propriu care poate fi reglat la o valoare data [14]
Pentru fiecare zona de încălzire exista o posibilitate de citire a valorii reale sau a
abaterii de la valoarea reglata.[14]
Deoarece palpatorii de măsurare (termorezistente sau termocuple) pentru măsurarea
temperaturii peretelui cilindrului sunt dispuşi, de regula, la cativa milimetri depărtare de
pereţii interiori ai cilindrului, exista o diferenţa intre valoarea reglata si temperatura peretelui
cilindrului. Aceasta diferenţa poate fi negativa sau pozitiva in funcţie de încălzirea prin
forfecare din interiorul materialului plastic, care contribuie la bilanţul termic general. Pentru
zonele de încălzire ale cilindrului exista in principiu mărimi diferite de reglare si un număr
mare de variante de reglaj posibile.[14]
In multe cazuri, in practica, valorile de reglare ale termoregulatoarelor sunt modificate
pentru a remedia defecte ale pieselor injectate sau deranjamente funcţionale.
O data cu creşterea scade vâscozitatea topiturii si umplerea matriţei devine
mai puţin critica, dar la un timp de reţinere limitat al materialului plastic in cilindru diferenţa
dintre valoarea reglata a termoregulatorului si temperatura materialului creste. [14]
35
De asemenea, efectul de omogenizare din cadrul procesului de plastifiere se inrautateste.
Din acest motiv mărimea se alege numai atât de ridicata cat este necesar pentru umplerea
matriţei.[14]
Turaţia melcului n.
Turaţia melcului influenţează in primul rând timpul de rotaţie al melcului si in mai
mica măsura rezultatul plastifierii. Critica la un melc este pornirea, iar turaţia maxima este
limitata de un moment de rotaţie maxim admis.[15]
La alegerea turaţiei melcului trebuie sa se tina seama ca exista materiale termoplastice
sensibile la forfecare, care prezintă fenomene de descompunere la temperatura ridicata.
Contrapresiunea de plastifiere .
Aceasta presiune este reglabila cu o supapa de reglare a presiunii si se poate citi pe un
manometru in timpul rotaţiei melcului. O presiune corespunzătoare contrapresiunii reglate a
uleiului hidraulic se găseşte in topitura ce se afla in fata melcului.[15]
Amestecarea si forfecarea in canalul melcului este mai intensa cu cat contrapresiunea
de plastifiere este mai ridicata, si cu atât mai ridicata este rezistenta fata de mişcarea axiala a
melcului .
Fig.2.3 Sistem de mărimi in treapta de proces plastifiere:
I – mărimi de intrare;
E – mărimi de ieşire;
– temperatura reglata a termoregulatorului;
n – turaţia melcului;
– contrapresiunea de plastifiere;
– întârzierea de cuplare a melcului;
– timp de staţionare melc;
36
– temperatura masei de formare;
– timp de rotaţie a melcului;
– proprietăţile reperului;
Timp de staţionare melc
In anumite condiţii plastifierea este supusă influenţelor treptei de proces răcire.
Plastifierea cuprinde întregul timp de reţinere a materialului termoplastic in cilindru, timp care
este dependent de timpul de răcire.[16]
Se poate nota timpul total al unui ciclu
(2.1)
unde:
– timp de staţionare melc;
– timp de rotaţie melc.
Timpul de staţionare melc se defineşte ca timp intre două limite: sfârşitul rotaţiei
melcului şi începutul rotaţiei melcului in ciclul următor. Cu cât timpul de staţionare este mai
mic, cu atât efectul de plastifiere este mai înrăutăţit.[16]
Temperatura masei de formare .
Prin temperatura masei de formare se înţelege temperatura topiturii măsurate cu un
termoelement in axa spaţiului de acumulare, înaintea începerii umplerii matriţei.[17]
Timp de rotaţie a melcului .
Este timpul parţial de ciclu de la începutul şi până la sfârşitul rotaţiei melcului. Pentru
se mai foloseşte si expresia timp de plastifiere, care dă insă o imagine eronată asupra
duratei timpului de plastifiere.
Timpul de rotaţie al melcului se poate măsura cu cronometrul. In cazul in care se
solicită o stabilitate deosebită de proces (piese cu pereţi subţiri, materiale uşor degradabile la
temperatură, etc.) este indicat un control al rotaţiei melcului.[18]
Proprietăţile reperului Pi.
Proprietăţile cele mai importante ale reperului, influenţate de procesul plastifierii,
sunt: [18-19]
– omogenitatea materială;
– omogenitate termică;
37
– degradare termica;
Aceste trei stări trebuie înţelese din punct de vedere calitativ şi sunt apreciate vizual,
aprecierea fiind o diferenţiere intre repere bune si repere rebut.
Omogenitatea materialului apare in cazul prelucrării unor amestecuri (granulat natur si
concentrat de culoare, material recuperat de diferite culori etc.). O omogenitate insuficientă
duce la apariţia pe suprafaţa reperului a unor dungi colorate. Acest defect se poate remedia in
multe cazuri prin ridicarea contrapresiunii la dozare.[18]
Omogenitatea termică insuficientă se poate recunoaşte prin prezenţa unor granule
incomplet topite, prezente mai ales în apropierea culeei de injectare. Acest defect este un
indice în privinţa capacităţii de plastifiere a unităţii de injectare.
In acest caz se poate încerca prelungirea timpului de reţinere a materialului in cilindru,
in măsura in care pierderea de productivitate este admisibilă. O altă posibilitate este
prelungirea timpului de rotaţie a melcului si reducerea timpului de staţionare.[18]
O degradare termică a materialului plastic printr-o temperatură de topire prea ridicată
si un timp de reţinere prea lung se recunoaşte prin dungi întunecate pe suprafaţa reperului.
In diagrama de plastifiere valorile de ieşire pentru un sistem dat, maşină de injectare –
matriţă – material sunt reprezentate ca funcţie a mărimilor de intrare.[18]
La întocmirea diagramelor se fac următoarele convenţii simplificatoare:
– valorile de reglare ale temperaturii cilindrului au o valoare fixă;
– timpul parţial de ciclu de la sfârşitul rotaţiei melcului până la începutul deschiderii
matriţei se menţine constant;
– întârzierea cuplării melcului nu se variază şi primeşte valoarea zero.
Întocmirea diagramelor este condiţionată de o posibilitate de măsurare a temperaturii
materialului plastic . Diagramele de plastifiere se întocmesc numai in cazuri tehnologice
critice (capacitatea maşinii este folosită la maximum, atunci când nu pot fi depăşite valori
maxime de prelucrare care duc la degradări, etc.). [19]
Luând in considerare convenţiile simplificatoare, diagrama de plastifiere reprezintă
valorile de măsurare timp rotaţie melc si temperatura materialului plastic ca funcţie a
variabilelor contrapresiune de plastifiere şi a turaţiei melcului n. Reprezentarea se poate
realiza suprapunând două reţele de control: o reţea şi o altă reţea conform
fig. 2.4 .Rezultă două reţele de linii caracteristice.[19]
Diagrama de plastifiere a unui sistem maşină de injectare–material de formare–matriţă
ne oferă o serie de date:
38
– informaţii de abateri ale temperaturii materialului plastic fată de condiţiile de
plastifiere. Astfel, in procesul de plastifiere se stabilesc puncte de lucru in care temperatura
materialului plastic se raportează la valoarea reglată a termoregulatoarelor . Punctele
din diagrama de plastifiere aflate stânga in liniei sunt caracterizate prin timp de
reţinere al masei in canalul melcului măsurat la limită şi un grad de forfecare redus in topitura
de material plastic. Punctele aflate in dreapta liniei sunt un semn, un efect al gradului
de forfecare intens şi al unui efect de omogenizare intens;[19]
– informaţii cu privire la timpul de rotaţie al melcului. Valorile maxime si minime
calibrabile se pot citi. Cunoaşterea domeniului realizabil este importantă pentru alegerea
unui timp de rotaţie corect in acord cu timpul de răcire. Linia orizontală separă două
domenii ale diagramei de plastifiere. Deasupra liniei se află puncte la care timpul de
plastifiere este determinat pe durata ciclului, adică nu sunt utilizate rezerve ale duratei
ciclului. Sub linia orizontală se afiă domeniul de reglaje, la care timpul de răcire este
determinant pentru durata ciclului;[19]
– informaţii privitoare la reglarea optimă a ciclului din punct de vedere energetic.
In diagrama de plastifiere sunt realizabile puncte care îndeplinesc următoarele limite:
– limite de turaţie; turaţia minimă a melcului si turaţia maximă a melcului, dată de
construcţia maşinii de injectare sau de expunerea periculoasă a melcului, cuplajului sau
transmisiei printr-un moment de rotaţie prea mare;[19]
– limite de presiune; contrapresiunea de plastifiere cuprinsă intre valoarea zero şi
valoarea maximă condiţionată constructiv sau date de atingerea unei limite de moment de
rotaţie;[19]
– limite tehnologice. Aceste limite pot fi: contrapresiunea de plastifiere admisă,
temperatura minimă şi maximă a materialului plastic.[18-19]
39
Fig. 2.4. Exemplu de diagrama de plastifiere [20]
Treapta de proces plastifiere se află sub influenţa celorlalte trepte de proces prin:
timpul de răcire, timpul de umplere matriţă, timpul de presiune ulterioară. Dintre acestea
influenţă majoră o are timpul de răcire, celelalte influenţe fiind foarte mici. Scurtarea timpului
de răcire (cu reducerea corespunzătoare a duratei de ciclu) poate să ducă progresiv la scăderea
temperaturii materialului plastic. Mărirea timpului de răcire foarte mult înseamnă abateri ale
temperaturii materialului plastic de la valoarea reglată.[20]
Pe baza diagramei de plastifiere se poate alege punctul de lucru al procesului de
plastifiere pentru practica de producţie.
2.2.2. Umplerea matriţei
.
Fig.2.5. Umplerea cavitaţii matriţei[21]
x – intrare material plastic topit;
a – strat marginal solidificat ;
b – profilul vitezelor ;
c – front de curgere.
Materialul plastic pătrunde in cavitatea matriţei prin orificiul de intrare x si curgerea se
realizează conform figurii, zona avansată având frontul de curgere in formă de parabolă. [20]
Părţile exterioare ale materialului termoplastic topit, in contact cu pereţii reci ai
matriţei, se solidifică formându-se astfel in matriţă un strat marginal termoizolant. Pentru
materialul aflat sub presiune, canalul de curgere nu mai este format de conturul matriţei, ci de
stratul marginal întărit. Stratul marginal, ca efect al temperaturii pereţilor matriţei, are viteza
de forfecare mai mică decât stratul interior care are viteză de forfecare mai mare. Astfel, intre
interior şi exterior apar viteze de deformare diferite, care determină un front de curgere (efect
Fountain).[20]
40
Stratul marginal din matriţă este cu atât mai gros, in punctul de observaţie, cu cât
aportul de căldură al topiturii este mai mic, respectiv căldura care ia naştere prin forfecare este
mai mică. Deoarece topitura pierde pe parcursul de curgere o parte din căldură, pentru
punctele mai îndepărtate de culeea de injectare, aportul de căldură in unitatea de timp este mai
mic si stratul marginal mai gros decât in apropierea culeei de injectare.[20]
Hotărâtor pentru solidificarea materialului plastic topit nu este drumul parcurs, ci
timpul; astfel la o creştere a grosimii stratului marginal, la depărtare de culee, apare curgerea
lentă. La piesele injectate cu pereţi foarte subţiri apare o creştere importantă a rezistenţei de
umplere a matriţei in cazul unor viteze reduse de umplere.
Piesele injectate se caracterizează, datorită problemelor de umplere a matriţei, după
raportul parcurs de curgere şi grosimea de perete. Cu cât umplerea matriţei are loc intr–un
timp mai scurt, cu atât mai mare poate fi raportul dintre parcursul de curgere şi grosimea de
perete.
Pentru ca materialul termoplastic să poată curge prin canalele reduse ale reţelei si
pentru o umplere cât mai rapidă a cuibului matriţei, se impune creşterea presiunii de injectare.
Odată cu mărirea presiunii vâscozitatea creste, ceea ce determină scăderea vitezei de
deformare. Curgerea materialului se face laminar, chiar la creşterea presiunii, datorită creşterii
vâscozităţii care împiedică curgerea turbulentă.[20]
Unei creşteri a vitezei de umplere i se impune insă, in afara necesarului creşterii de
presiune, următoarele trei efecte:[21]
– încălziri prin forfecare in duză, care pot duce la degradări a materialului plastic;
– naşterea unei orientări macromoleculare in piesa injectată, care poate provoca
anizotropii cu efecte asupra caracteristicilor mecanice şi optice;
– greutăţi in eliminarea aerului din cuib, ceea ce poate duce la fenomene de arsură pe
suprafaţa piesei injectate.
Procesul de umplere necesită numai 5% din durata ciclului [21]. Pentru realizarea
umplerii matriţei in bune condiţii, maşinii de injectat si se impun mai multe condiţii:
– necesitatea folosirii întregii capacităţi hidraulice şi de reglare;
– datorită caracterului expres şi nestaţionar al procesului de curgere, viteza de avans a
melcului creste la începutul umplerii de la zero la o viteză finală şi trebuie să scadă din nou
sub formă de salt la zero in clipa in care frontul de curgere a ajuns la capătul parcursului de
curgere;[21]
41
– presiunile ridicate ale topiturii din capul melcului, necesare procesului de curgere,
nu au voie să se manifeste ca presiuni statice, interne, după terminarea umplerii matriţei,
deoarece s-ar provoca o supraîncărcare sau o supra-injectare a reperului;
– la scăderea vitezei de injectare scade si eficienţa de transport a melcului ca urmare a
creşterii pierderilor (circuit invers de topitură in canal, pierderi peste flancul spirei, etc.).
Astfel, pentru un reper dat, pentru fiecare viteză de injectare se impune un reglaj al cursei de
dozare a melcului.[21]
Umplerea matriţei determină hotărâtor proprietăţile reperului, astfel:[22]
– influenţează starea de orientare macromoleculară;
– influenţează temperatura topiturii, mai ales in zonele îndepărtate de locul de
injectare;
– indirect are influenţă asupra compactizării şi asupra proprietăţilor reperului,
deoarece efectul de compactare este cu atât mai puternic cu cât este mai scurt timpul de
umplere a matriţei.
Umplere matriţă cuprinde transportul materialului plastic din spaţiul de acumulare al
maşinii injectat in cavitatea matriţei.[22]
Pentru umplerea matriţei se stabilesc următoarele limite:
– început : startul mişcării de translaţie a melcului in direcţia duzei. Simultan se
sfârşeşte treapta de proces „plastifiere".
– sfârşit: momentul umplerii volumetrice (materialul de formare ajunge in punctul cel
mai îndepărtat faţă de punctul de injectare). Simultan este începutul treptelor de compactare si
răcire.
Durata treptei de umplere a matriţei este timpul de umplere al matriţei. Deoarece
momentul umplerii volumetrice a matriţei nu se poate determina pe parcursul ciclului de
injectare, el este stabilit indirect si afişat.[22]
Se consideră treapta de proces umplere matriţă ca un sistem cu un număr limitat de
mărimi de intrare ieşire conform fig.2.6 [22-25]. Calităţile speciale ale materialului plastic,
aspectele geometrice ale duzei, sistemului de injectare şi cavităţii matriţei se consideră
caracteristici fixe ale sistemului considerat.
Pentru studiul mărimilor de intrare si ieşire ale sistemului de mărimi considerat, se
apelează la schema simplificată a unei maşini de injectare (fig.2.7).
Debit de transport Q.
Independent de modul real al construcţiei sistemului hidraulic al maşinii de injectare
utilizate, pompa hidraulică furnizează un debit de ulei hidraulic care poate fi reglat la diferite
42
valori intre limita maximă şi minimă cu ajutorul unui drosel 5. Combinaţia dintre pompa
hidraulică si supapa de reglare lucrează in aşa fel incăt debitul de Ulei Q este aproape
independent de presiunea hidraulică ph care se formează ca urmare a rezistenţei de curgere ce
se opune topiturii in duză, sistem de injectare matriţă.[22]
Presiunea de umplere .
Rezistenţa de curgere pe care trebuie să o învingă topitura este formată din însumarea
rezistenţelor R1, R2 şi R3. Rezistentele R1, R2 şi R3 sunt constante in timpul procesului de
umplere a matriţei.
Fig.2.6. Sistem de mărimi in treapta de proces „umplere matriţă":
I – mărimi de intrare;
E – maximi de ieşire;
Q – debit de transport;
– presiune de umplere;
– temperatura masei de formare;
– temperatura matriţei;
– timpul de umplere;
– proprietăţile reperului
43
Fig.2.7. Schema simplificata a procesului de injectare[22] :
1 – matriţă;
2 – cilindru;
3 – pompă hidraulică;
4 – supapă de reglare a presiunii;
5 – drosel;
6 – supapă de reglare a presiunii;
7 – manometru:
– rezistenta de curgere in duză;
– rezistenta de curgere in sistemul de injectare;
– rezistenta de curgere in cuibul matriţei;
– presiune hidraulică
Rezistenţa , care este rezistenţa matriţei, creşte deoarece suprafaţa de contact intre
conturul piesei creşte pe parcursul umplerii de la zero la o valoare finală. Procesul de umplere
a matriţei poate decurge in două moduri.[22]
In primul caz debitul de transport Q este constant şi presiunea de umplere nu e limitată
ca valoare. Creşterea momentană a presiunii de umplere, la începutul umplerii, este provocată
de rezistenţele şi , iar creşterea lentă a presiunii in continuare reflectă creşterea
rezistenţei , o dată cu umplerea matriţei. Spre sfârşitul umplerii matriţei are loc o creştere
bruscă a presiunii hidraulice la valorile reglate. Chiar înainte de această creştere bruscă
presiunea de umplere atinge valoarea finală (fig.2.8).
O a doua posibilitate de influenţare a procesului de umplere se realizează atunci când
se limitează presiunea de umplere la o valoare maximă numită valoare de reglare a presiunii
de umplere . Acest caz este prezentat in fig.2.9 . Valoarea de reglare a presiunii de umplere
se poate citi pe manometrul maşinii, in timpul presiunii ulterioare, folosindu–se un reglaj fără
cuplare de presiune ulterioară.[22]
Temperatura materialului plastic .
Temperatura materialului plastic in procesul de umplere este determinată prin punctul
de lucru al treptei de proces plastifiere. Odată cu creşterea temperaturii materialului la
formare, rezistenţa de curgere a topiturii în sistemul de injectare şi cuibul matriţei scade pu-
ternic.
44
Efectul mărimii asupra treptei de umplere matriţă se utilizează tehnologic in
primul rând pentru compensarea capacităţilor diferite de curgere a materialelor termoplastice
şi rapoarte diferenţiate, parcurs de curgere şi grosime de perete piesă, in aşa fel încât să se
poată lucra cu timpi de umplere, respectiv presiuni de umplere, care au aproximativ acelaşi
ordin de mărime.[23]
Pe lângă influenţa asupra rezistenţelor de curgere in timpul umplerii matriţei,
temperatura materialului plastic are un efect şi asupra comportamentului la solidificare a
topiturii pe parcursul de curgere. Cu cât valoarea este mai ridicată, cu atât mai lung poate
timpul de umplere tu înainte de a apare defectul „reper incomplet injectat".[23]
Temperatura matriţei .
Procesul de umplere este influenţat asemănător şi de temperatura matriţei. O scădere a
temperaturii matriţei provoacă o creştere a părţii de rezistentă, dependentă de gradul de
umplere a matriţei (rezistenţa ). Acest efect este mai vizibil la repere cu pereţi subţiri decât
la repere cu pereţi groşi.
Fig.2.8. Varianta presiunii de umplere si vitezei v de avans a melcului in raport cu timpul t
(varianta I)[23];
– valoarea finala a presiunii de umplere;
– timpul de umplere
45
Fig.2.9. Variaţia presiunii de umplere si viteza v de avans a melcului in raport cu timpul t (
varianta II )[23] ;
– valoarea de reglare a presiunii de umplere ;
– timp de umplere ;
A – punct de pe curba corespunzător intrării in acţiune a supapei de reglare (t1)
Similar ca la temperatura masei de formare, există şi aici un efect asupra
comportamentului la solidificare a topiturii.
Timpul de umplere matriţa [23] .
La măsurarea timpului de umplere al matriţei se va tine cont de următoarele:
– timpii de umplere ai matriţelor se află in domeniul secundelor si din
această cauză nu este posibilă o măsurare corectă cu un cronometru manual;
– punctul final „momentul umplerii volumetrice"al matriţei nu este citibil nici din
comanda maşinii si nici din mişcarea melcului.
Proprietăţi ale reperelor [24]
Proprietăţile reperelor, respectiv defectele cele mai importante ale reperelor,
dependente de treapta ,umplere matriţă sunt:
– starea de umplere.
Starea de umplere insuficientă (repere injectate incomplet) apare ca urmare a unor
fenomene de solidificare a topiturii pe parcursul de curgere;
– , starea de orientare.
In repere se produc orientări puternice ale macromoleculelor. La timpi mici de
umplere orientările sunt puternice, iar la timpi de umplere mari, datorită topiturii care se
solidifică mai ales la sfârşitul procesului de umplere, orientările se menţin. Minimum de
orientare se află la repere cu pereţi subţiri la timpi de umplere mai reduşi decât la cele cu
pereţi groşi;[24]
– rezistenta liniei de sudură.
La durate mari ale timpului de umplere a matriţei, fronturile de curgere care se
întâlnesc in spatele unor obstacole in calea curgerii se sudează insuficient, deoarece topitura
este prea rece;
– degradări termice ale materialului plastic in duză la forfecări intense, mai ales la
timp de umplere redus;
46
– arsuri locale in zona sudurii frontului de curgere, ca urmare a supraîncălzirii
aerului (efect Diesel).[24]
Reacţia acestor proprietăţi (defecte) ale reperelor fată de modificarea timpului de
umplere a matriţei este prezentată in fig.2.10.
Fig. 2.10. Dependenta unor proprietăţi selectate ale reperului de timpul de umplere [25]:
– proprietate;
a si b – variante ale lui .
Diagrama de umplere a matriţei reprezintă dependenta timpului de umplere a matriţei
de valoarea de reglare a presiunii de umplere pur şi fluxul de transport Q. Ea este
reprezentată in fig. 2.11 .
Fig . 2.11 Diagrama de umplere [25];
47
– debite de transport ;
C– caracteristica de lucru a matriţei.
Fiecărei linii caracteristice ii aparţine o valoare fixă a debitului de transport
Q. Liniile caracteristice prezintă o scădere abruptă odată cu creşterea valorii reglate a
presiunii de umplere si trec apoi la o linie orizontală. Dacă intr–o diagramă de umplere a
matriţei se unesc punctele de frântură se obţine o curbă numită caracteristica de lucru a
matriţei. Această linie caracteristică C are un parcurs cu atât mai abrupt cu cât exponentul de
curgere al materialului de injectare este mai mare. Pentru înscrierea liniei caracteristice de
lucru intr–o diagramă de umplere a matriţei, sunt suficiente liniile caracteristice de umplere a
matriţei pentru 3 valori ale lui Q.[25]
Una din funcţiile cele mai importante ale diagramei de umplere a matriţei este de a
oferi posibilitatea unei decizii tehnologice întemeiate în cazul respectiv şi de a oferi indicaţii
in legătură cu măsurile de reglare pentru scopul dorit.
Valoarea de reglare a presiunii de umplere şi debitul de transport Q pot fi alese
pentru fiecare maşină de injectat in cadrul unor limite[25]:
– limite tehnice de maşină (intre valoarea maximă şi minimă a presiunii de umplere,
respectiv intre debitul de transport maxim şi minim);
– limite tehnologice (valoarea maximă şi minimă a timpului de umplere a matriţei).
Procesul de umplere al matriţei este supus unor influenţe din partea celorlalte trepte de
proces. [25]
Astfel, ca urmare a treptei de proces plastifiere, odată cu creşterea temperaturii masei
de injectare, linia caracteristică de lucru a diagramei de umplere se deplasează spre valori mai
mici de reglare a presiunii de injectare. Creşterea temperaturii matriţei uşurează procesul de
umplere a matriţei, similar cu creşterea temperaturii materialului plastic. Limitele de umplere
se deplasează spre temperaturi mai mici.[25]
Se acordă atenţie valorii minime a temperaturii matriţei, care îngreunează procesul de
umplere, prin folosirea unor instalaţii de temperare a matriţei. La reducerea timpului de răcire
se reduce simultan durata ciclului si timpul de reţinere in cilindrul de plastifiere. Odată cu
reducerea timpului de reţinere scade temperatura materialului şi caracteristice ale diagramei se
deplasează in direcţia presiunii mai ridicate.[26]
Alegerea punctului de lucru in treapta de proces „umplere matriţă se află in jumătatea
inferioară a domeniului, intre si .
48
Ca regulă se poate aplica relaţia
[2.2]
Unde :
– – timpul de umplere minim
– – timpul de umplere maxim
2.2.3. Compactizarea
Prin procesul de compactare se înţelege introducerea unei cantităţi suplimentare de
topitură in cavitatea matriţei, după umplerea volumetrică.. Această cantitate de material se
numeşte cantitate de compactare.
Termoplasticele au la temperatura de prelucrare un volum specific sensibil mai scăzut
decât la temperatura mediului ambiant. Variaţia de volum specific este deosebit de mare la
termoplastele cristaline.[27]
Dacă procesul de injectare ar avea loc fără compactare, reperul răcit ar prezenta un
volum diferit de volumul cavităţii matriţei. La contracţie, in funcţie de configuraţia reperului
şi a procesului de răcire, ar lua naştere retasuri şi goluri. Acestea sunt compensate prin
compactarea topiturii. Procesul de compactare este uşurat de faptul că toate termoplastele au o
compresibilitate ridicată.[27]
La stabilirea tehnologiei pentru un reper dat se hotăreste dacă se lucrează cu sau fără
pernă de material.
Injectarea cu pernă de material .
Pentru a se realiza procesul de compactizare, cursa de dozare a melcului se reglează
astfel încât nu tot materialul dozat să fie împins în matriţă până la punctul de sigilare, ci să
rămână un rest numit perna de material. In caz contrar, la oscilaţii inevitabile, vârful melcului
ajunge in poziţia finală înaintea apariţiei punctului de sigilare, terminându–se prematur
compensarea contracţiei piesei.[28]
Injectarea fără pernă de material.
Pentru aceasta se necesită dozarea la limită si presiunea hidraulică maximă a maşinii
de injectat. Atingerea presiuni din interiorul matriţei la volum constant este realizată cu
ajutorul melcului piston care se găseşte pe toată durata timpului de presiune ulterioară in
poziţie constructiv finala in direcţia de injectare.. Presiunea hidraulică din timpul presiunii
49
ulterioare are numai sarcina să menţină melcul piston in poziţia sa limită, până la punctul de
sigilare, adică să împiedice un retur al topiturii din matriţă.[28]
Deja in timpul umplerii, topitura este parţial comprimată, şi anume neuniform, printr–
o cădere de presiune intre spaţiul de acumulare şi frontul de curgere. În momentul in care
frontul de curgere atinge sfârşitul parcursului de curgere, in topitură se instalează o stare
aproape hidrostatică, desfăşurării presiunii in acest interval de timp foarte scurt, de aproape
100 ms, depinzând de parametrii de reglare, dar şi de execuţia constructivă a maşini[28]
Tranziţia umplere matriţă – compactizare decurge pentru cele două variante de proces
cu pernă de material şi fără pernă de material.
In cazul injectării fără pernă de material, melcul se deplasează încă o porţiune mică
după umplerea volumetrică, până in poziţia constructiv finală. Trecerea la condiţiile
cvasistatice ale treptei de compactizare are loc după procesul de compactizare propriu–zis, la
atingerea poziţiei finale a melcului piston. Prin aceasta viteza melcului piston cade la valoarea
zero.[28]
In cazul injectării cu pernă de material, tranziţia la viteza melcului piston, aproximativ
zero, trebuie efectuată de sistemul hidraulic. Acesta joacă, spre deosebire de injectarea fără
pernă de material, un rol activ. Cuplarea la presiune ulterioară relativ joasă este declanşată
electric in funcţie de cursă sau in funcţie de timp, printr–un traductor de grosime, ca urmare a
creşterii presiunii interne in matriţă după umplerea volumetrică.
După trecerea unui timp caracteristic numit timp de sigilare, respectiv la punctul de
sigilare, materialul plastic din sistemul de injectare s–a întărit si posibilitatea transmiterii de
presiune de la maşina de injectat la reper s–a terminat. Timpul de sigilare se socoteşte din
momentul umplerii volumetrice. Dacă presiunea ulterioară este decuplată înainte de apariţia
punctului de sigilare, atunci sub influenţa presiunii interne din matriţă, materialul plastic topit
curge înapoi in cilindrul maşinii de injectat.[29]
Timpii practici de sigilare se întind de la o secundă (pereţi subţiri injectaţi punctiform)
până la 30 secunde (pereţi groşi injectaţi pelicular).
Timpul de sigilare este supus influenţelor temperaturii materialului plastic T, timpului
de umplere a matriţei tu şi punctului de reglare a cursei de dozare (In varianta fără pernă de
material), respectiv presiunea ulterioară (varianta cu pernă de material). De asemenea, nu se
poate exclude o influenţă a temperaturii matriţei .[29]
50
De regulă, la injectarea fără pernă de material, se măsoară timpi de sigilare mai scurţi
decât la injectarea cu pernă de material. O influenţă a temperaturii materialului plastic
asupra timpului de sigilare este prezentată in fig.2.12.
Fig.2.12. Influenţa temperaturii materialului plastic si a matriţei asupra curbelor de sigilare a
unei plăci de polistiren cu grosimea 4 mm, masa 45 g si injectare peliculară [29]:
Datorită multiplelor influenţe asupra timpului de sigilare, diferenţiate pregnant de la
caz la caz, este corect de a determina aceşti timpi numai după ce celelalte reglaje ale maşinii
au fost stabilite.[29]
Compactizarea este acea parte a procesului de injectare in timpul căreia in cavitatea
matriţei există o presiune aproape hidrostatică care este influenţată de melcul piston al maşinii
de injectare.
Pentru compactizarea materialului se stabilesc următoarele stadii[30]:
– început: momentul umplerii volumetrice (masa de formare atinge punctul cel mai
îndepărtat de la locul de injectare). Simultan se sfârşeşte umplerea matriţei, exprimat prin
expirarea timpului de umplere şi începutul treptei de răcire;
– sfârşit: punctul de sigilare.
Această definiţie nu ia in considerare că deja in timpul umplerii matriţei are loc o
compresie parţială a topiturii.
Durata treptei de compactizare rezultă in esenţă din varianta constructivă a matriţei de
injectare utilizată, sistemul de injectare, temperatura materialului plastic topit si a matriţei. Ea
este stabilită prin determinarea timpului de sigilare. În durata treptei de compactizare se
51
deosebeşte timpul presiunii ulterioare. Începutul acestui timp coincide cu cel al timpului de
compactizare, insă sfârşitul poate să se afle, in funcţie de reglaj, înainte sau după apariţia
punctului de sigilare.
Se consideră treapta de proces compactizare un sistem cu număr limitat de mărimi de
intrare şi ieşire, conform fig.2.13[30].
Fig.2.13. Sistem de mărimi in treapta de proces „compactizare”
I – mărimi de intrare;
E – mărimi de ieşire;
– presiunea ulterioară;
– punctul de reglare al cursei de dozare;
– punctul de cuplare;
– timp de presiune ulterioară;
– temperatura masei de formare;
– temperatura matriţei;
– timp de umplere a matriţei;
m – masa reperului;
– presiunea internă din matriţă;
– proprietăţile materialului.
Presiunea ulterioara Compactizarea masei de material imediat după terminarea
umplerii este determinată, la injectarea cu perna de material, prin presiunea ulterioară din
sistemul hidraulic. Valoarea efectivă a presiunii ulterioare se citeşte pe un manometru.
Modificări ale presiunii ulterioare se realizează prin reglarea manuală a unei supape de
precomandă sau prin supape hidraulice programabile in trepte, comandate electric.[31]
Punctul de reglare al cursei de dozare . În cazul injectării fără pernă de material,
gradul de compactare este determinat de cursa de dozare. Cursa de dozare este caracterizată
52
de punctul de reglare al cursei de dozare . Punctul de reglare al cursei de dozare este o
poziţie determinată direct de limitatorul camei de pe maşină „stop rotaţie melc". Orice
modificare a punctului de reglare determină o modificare a cursei de dozare a maşinii.[31]
Punctui de cuplare . Punctul de cuplare, de la presiunea de injectare la cea
ulterioară, prezintă importantă numai la injectarea cu pernă de material. Influenta asupra
compactizării este deseori subestimată. Indiferent de faptul că la maşina utilizată cuplarea are
loc in funcţie de cursă, timp sau presiune, există o valoare optimă care trebuie determinată şi
respectată cât mai precis in timpul producţiei. Orice modificare a vitezei de avans a melcului
piston pretinde un reglaj nou al punctului de cuplare.[31]
La cuplarea in funcţie de cursă, notăm, analog cu punctul de reglare a cursei de
dozare, punctul de cuplare prin poziţia limitatorului similar fată de scala fixată pe maşină.
Cuplarea reală are loc intr–o poziţie a melcului piston care se află după punctul de reglare
definit ca mai sus, deoarece, intre declanşarea semnalului şi răspunsul elementului hidraulic,
se scurge un timp mort.
Hotărâtor pentru decursul procesului este cursa melcului piston până la punctul de
cuplare, adică diferenţa – . La discutarea mărimii de reglare punct de cuplare este
practic să se folosească mărimea – ca o variabilă.[31]
Timp de presiune ulterioară . Timpul de presiune ulterioară este definit ca timpul
scurs de la momentul umplerii volumetrice a matriţei şi până la căderea presiunii din sistemul
hidraulic. Poate fi măsurat cu cronometrul. Punctul de „start" este identic cu punctul „stop" al
timpului de umplere.[31]
Mărimea se va deosebi de timpul ce se scurge pe releul de timp „presiune
ulterioară". Acesta începe la punctul de cuplare, intre presiunea de injectare şi presiunea
ulterioară, insă acest punct nu corespunde obligatoriu cu umplerea volumetrică.. Se poate
afirma insă că timpul de presiune ulterioară este identic cu timpul de sigilare, cu două
excepţii:
– atunci când timpul de sigilare este neobişnuit de lung mai mare de 20 sec. În acest
caz trebuie determinat un timp optim al presiunii ulterioare la valori mai mici;
– atunci când se injectează repere cu pereţi subţiri cu durată de ciclu redusă. În acest
caz se determină un timp de presiune ulterioară mai mic decât cel de sigilare.
Alte mărimi de intrare. Si in procesul de compactizare se observă influenţe ale altor
trepte de proces cu rol major: temperatura materialului plastic topit , timpul de umplere al
53
matriţei , temperatura matriţei . Înaintea alegerii punctului de lucru al treptei de proces
compactizare valorile pentru , si sunt deja stabilite.[31]
In practică se petrec frecvente modificări ale punctelor de lucru care au efecte asupra
lui si . Este recomandabil in practică, prin asigurarea disciplinei tehnologice, să se
asigure o ordine a măsurilor operative de reglare, astfel incat reglarea presiunii ulterioare şi a
punctului de cuplare, respectiv cursa de dozare, să fie prioritare timpului de umplere matriţă şi
temperaturii masei de formare.
Presiunea interioara a matriţei Mărimea de ieşire cea mai importantă a procesului
de compactizare este presiunea din interiorul matriţei sau presiunea interioară .[31]
Măsurări ale presiunii interne din matriţă sunt utilizate pentru stabilirea empirică a
unei curbe presiune internă – timp pentru un sistem dat format din: material, matriţă si
maşină. Măsurarea presiunii interioare se poate realiza prin mai multe tehnici care cuprind
diferite sisteme traductor–amplificator aparat de înregistrare .
La căutarea curbei optime p = f(t) se folosesc, in parte, criterii de bază rezultate din
diagrama p–V–T , si in parte criterii specifice reperului rezultat din aprecierea reperului
executat in diferite variante de probă a presiunii interne. Necesitatea efectuări unor probe este
legată de faptul că măsurarea presiunii interne este o informaţie locală care depinde de locul
de montare al traductorului de presiune. Curba optimă este folosită in producţie, ca şi curba
valorilor reglate faţă de care se adaptează curba valorilor reale, prin corectări ale valorilor
reglate. Efortul şi problema aprecierii informaţiilor cuprinse intr–o curbă ridică probleme la
aprecierea procesului de producţie prin utilizarea măsurătorilor presiunii interne. Din această
cauză, in locul curbei presiunii interne, se foloseşte un punct reprezentativ de pe curbă ca
punct de referinţă (presiunea maximă sau presiunea la un moment dat după avansarea
melcului). Obţinerea si memorizarea valorii se poate face electronic.[32]
De fiecare dată când se doreşte un studiu aprofundat al treptei de proces compactizare
se recomandă utilizarea măsurătorilor presiunii interne. Trebuie ţinut cont de faptul că acest
sistem de măsurare nu este numai costisitor, dar pretinde întreţinerea mijloacelor de măsurare
şi valorificarea calificată a informaţiilor.
Ca mărime de ieşire înlocuitoare pentru presiunea internă, se poate folosi alungirea
coloanei maşinii sau încovoierea matriţei sub efectul presiunii interne. Aceste mărimi sunt
măsurabile cu mărci tensometrice care au avantajul montării simple şi eliminarea
măsurătorilor din matriţă. Dezavantajos este suprapunerea mai multor informaţii în traductor
54
şi faptul că semnalul de ieşire este cu atât mai slab cu cât este mai rigidă maşina şi matriţa.
Din acest motiv acest sistem este folosit numai în anumite cazuri.[32]
Masa piesei injectate m. Ca mărime de ieşire a compactizării poate fi considerată şi
masa piesei determinată prin cântărire. Masa piesei injectate se modifică in principal datorită
presiunii interioare care in punctul de sigilare determină volumul specific din acel moment al
topiturii şi prin aceasta valoarea definitivă a masei. Cu cât presiunea intern este mai mică in
punctul de sigilare, cu atât mai mare este in acel moment volumul specific al topiturii şi cu
atât mai mare este contracţia reper–ului. Contracţia influenţată de presiunea internă este cauza
principală a dependenţei masei reperului de compactizare.
Intr–o maşină mai mică, şi diferenţiat de la matriţă la matriţă, apare influenţa ex–
tinderii elastice a matriţei sub acţiunea presiunii interne.
Masa măsurată a piesei injectate este o valoare cifrică precisă care nu pune probleme
la măsurare. O analiză statică a procesului de injectare se poate face măsurând masa piesei
injectate in 10...20 cicluri succesive cu acelaşi rulaj al maşinii.
Proprietăţile piesei injectate Pi. Proprietăţile cele mai importante ale reperelor, în
spiritul mărimilor de ieşire ale compactizării, sunt:[32]
– fidelitatea de contur. Aici sunt cuprinse toate aspectele calitative ce se referă la
evitarea retasurilor şi golurilor;
– contracţia. Hotărâtor pentru păstrarea dimensiunilor piesei injectate este
contracţia;
, tensiuni interne şi de formare. Tensiunile interne sunt influenţate de presiunea
interioară, iar tensiunile proprii determină abateri de formă si poziţie (deformare).
Proprietăţile amintite ale reperelor reacţionează calitativ faţă de starea de
compactizare, aşa cum este prezentat in fig.2.14, de unde rezultă că fidelitatea de contur cât se
poate de ridicată, pe de o parte, şi un minim de tensiuni interne, pe de altă parte, reprezintă
cerinţe concurente. Pentru un reper dat cea mai bună soluţie este un compromis.[32]
Fig 2.14. Dependenta gradului de compactizare de proprietăţile piesei injectat [32];
55
Pi – Proprietati
Liniile caracteristice obţinute au rolul de a furniza date pentru alegerea punctului de
lucru şi procesul de compactizare. întocmirea liniilor caracteristice are loc prin măsurători in
sistemul dat, masa de formare–matriţă–maşină. Matriţe diferite pentru acelaşi reper ne dau
diagrame de compactizare care se deosebesc cantitativ in detalii. Si o schimbare a maşinii de
injectare duce in multe cazuri ia o deplasare a liniilor caracteristice.
Diagrama de compactizare se întocmeşte numai după definitivarea punctelor de lucru
a treptelor de proces plastifiere, umplere matriţă şi răcire. Deci o diagramă de compactizare
este valabilă pentru valori fixe ale temperaturii materialului plastic , timpului de umplere
matriţă , temperaturii matriţei şi temperaturii de demulare .[33]
Ca şi diagramă de compactizare se utilizează o reprezentare dublă a caracteristicilor
(fig.2.15). Partea din stânga este valabilă pentru injectarea fără pernă de material şi foloseşte
ca abscisă punctul de reglare al cursei de dozare . Partea dreaptă este valabilă pentru
injectarea cu pernă de material, introducându-se in abscisă punctul de cuplare prin
diferenţa . Hotărâtor pentru decursul procesului este cursa melcului până la cuplare,
adică diferenţa care se comportă ca o variabilă independentă. In ambele diagrame in
abscisă se găseşte reprezentată cursa sau .
In ambele cazuri timpul de presiune ulterioară, este o constantă, iar pentru cazul cu
pernă de material presiunea ulterioară este considerată ca un parametru al unui mănunchi de
curbe.[33]
In cazul injectării fără pernă de material, curba are forma prezentată in fig
2.15.a. Începând cu reglări ale cursei de dozare, care sunt atât de scurte incat iau naştere
repere incomplet injectate, se parcurg mai multe domenii in care presiunea internă creşte şi
atinge o valoare maximă, după care orice creştere a lui nu mai influenţează masa
materialului de injecţie; curba caracteristică tinde spre un parcurs orizontal. Se specifică că
prin se înţelege o mărime de reglare, adică poziţia aleasă a limitatorului „rotaţie melc
stop" din reglajul maşinii. Valoarea crescândă nu înseamnă o mişcare a melcului piston, ci
o suită de cicluri de injectare cu valori diferite a mărimii de reglare .[33]
In domeniul cu pernă de material, fig.2.15.b, sunt mai multe curbe caracteristice
in care presiunea ulterioară pul este parametrul grupului.
Pe parcursul unei caracteristici se trece prin domeniile punct de cuplare timpurie si
punct de cuplare târziu. Intre ele se află punct–ul de umplere corespunzător procesului.
56
Fig.2.15 Diagrame de compactizare [33]
a–cazul fara perna de material ( = const. ) ;
b – cazul cu perna de material ( = const., = const. , = variabil );
A– cuplare timpurie ;
B – cuplare târzie
La o cuplare timpurie, in matriţă ia naştere o cădere de presiune, reperul fiind
insuficient compactat, iar masa lui este mai redusă.
La punct de cuplare corespunzător presiunea ulterioară este eficientă exact ir
momentul umplerii volumetrice. In domeniul cuplare prea târzie presiunea de umplere
pătrunde in treapta de compactizare. Ca urmare, masa reperului depinde de valoarea de
reglare a presiunii de umplere pu şi forţa de zăvorâre a maşinii . In marea majoritate se ajunge
la suprainjectări şi o creştere abruptă a masei reperului o dată cu creşterea masei .[34]
Asupra treptei de proces compactizare au influente celelalte trepte de proces care se
manifestă mai ales prin efectul temperaturii. Importantă este evoluţia temperaturii in sistemul
de injectare şi cavitatea matriţei din momentul umplerii volumetrice. Condiţiile se complică
prin aceea că apar mai multe efecte contrare care, in funcţie de forma reperului şi sistemul de
injectare, domină câte unul.[34]
Treptele de proces influenţează compactizarea mai ales asupra valorii medii a
temperaturii topiturii in cavitatea matriţei. Temperatură mai ridicată înseamnă volum specific
mai mare in momentul si prin aceasta o masă mai mică a reperului in final. De asemenea,
odată cu schimbarea temperaturii topiturii se modifică şi timpul de sigilare.
Alegerea punctului de lucru pe baza diagramei de compactizare cuprinde atât reglajul
punctului de lucru cât şi decizia alegerii procesului de lucru cu sau fără perna de material.
57
Factorul hotărâtor al deciziei trebuie să fie calitatea reperului. Din analiza diagramelor
de compactizare se constată că o anumită calitate hotărâtoare a reperului corespunde
cerinţelor numai in anumite puncte de lucru.[34]
Un al doilea criteriu de decizie il constituie stabilitatea procesului. Pentru aceasta se
măsoară dispersia masei reperului in unele puncte caracteristice ale diagramei de
compactizare cu si fără pernă de material. Dacă dispersia masei de material este aproape
aceeaşi pentru toate punctele de lucru, in interesul stabilităţii procesului, cel mai indicat este
un punct de lucru in mijlocul domeniului utilizabil al diagramei de compactizare, adică
aproximativ intre valorile minim si maxim.
In al treilea rând alegerea punctului de lucru in procesul de compactizare poate
influenta consumul de material. Adesea renunţarea la perna de material duce la o reducere a
consumului. Datorită legăturii intre mărimea de reglare şi masa reperului, puncte de lucru fără
masă de material pot fi recomandate ca reglaje normale. Numai la apariţia unor defecte ale
reperului, dependente de compactare, se va lua in considerare perna de material.[34]
In general, nefavorabile sunt punctele de lucru cu pernă de material care se consumă in
timpul presiunii ulterioare.
2.2.4. Răcirea şi demularea
Răcirea piesei injectate de la valoarea maximă a temperaturii materialului plastic (in
timpul umplerii matriţei), la temperatura camerei solicită, datorită conductibilităţii a
materialului termoplastic, un timp relativ lung.[35]
Temperatura intr–un loc din interiorul reperului evoluează conform fig.2.16. Până la
punctul reperul se găseşte in matriţa închisă. După deschiderea matriţei, procesul de
răcire continua in afara matriţei. Pentru procesul de injectare, in primul rând, este importantă
examinarea fenomenelor de răcire in interiorul matriţei.
58
Fig2. 16. Evoluţia temperaturii in centrul unui reper in timpul racirii [35]
– temperatura camerei;
– temperatura de demulare;
– timp de răcire.
Timpul de răcire caracteristic pentru procesul de răcire este timpul parţial cel mai lung
al ciclului de injectare, reprezentând aproximativ 68% din durata totală a ciclului. Pentru a
atinge, in vederea unei productivităţi ridicate, timpi scurţi de ciclu, trebuie prevăzute măsuri
pentru reducerea timpului de răcire.[35]
Tehnologia injectării presupune obţinerea unui timp şi viteze de răcire astfel incat să
se asigure calitatea prescrisă piesei injectate. [36]
Ca treapta de proces, răcire este considerata partea procesului de răcire care are loc in
matriţa. Din modelul structurii procesului de injectare pentru durata treptei de proces răcire, si
prin aceasta si a timpului de racire , definim următoarele limite:
– început: momentul încheierii procesului de umplere volumetricã a matriţei (masa de
formare ajunge in punctul cel mai îndepărtat de locul de injectare din matriţa). Fenomenul se
petrece simultan cu sfârşitul treptei de proces „umplere matriţa", exprimat prin sfârşitul
timpului de umplere .
– sfârşit: începerea procesului de deschidere a matriţei simultan cu începutul treptei de
proces demulare. [37-38]
Timpul de răcire nu se poate regla direct pe maşinile de injectat. In majoritatea
cazurilor este reglabil un timp parţial de ciclu, numit timp de staţionare, care începe la
sfârşitul timpului de presiune ulterioara si se termina odată cu timpul de răcire la începutul
procesului de deschidere a matriţei.
Se considera o matriţa de injectat (fig.2. 17). Temperatura matriţei, care este mărimea
hotărâtoare pentru viteza de răcire si proprietăţile reperului injectat, se stabileşte in funcţie de
schimbul de căldura care are loc in matriţa. [37-38]
59
Fig.2.17. Schimbul de căldura la o matriţa de injectat
– intre materialul termoplastic injectat in matriţa (piesa injectata) si materialul matriţei
Q;
– intre matriţa si mediul de temperare ;
– intre matriţa si mediul înconjurător (platourile masinii de aer ) ;
Daca se considera fluxurile termice care pătrund in matriţa ca pozitive, iar fluxurile
termice care parasesc matriţa ca negative, atunci se poate scrie ecuaţia de bilanţ. [37-38]
[J] (2.3)
Altfel se poate exprima: cantitatea de căldura care este preluata de matriţa este identica
cu cantitatea de căldura cedata de matriţa, in cazul in care temperatura matriţei se considera
constanta in timp.[40]
In funcţie de temperatura matriţei necesara pentru un proces de producţie dat, exista
trei cazuri distincte prezentate in tab.2.1.
Tab.2.1. Cazuri de temperare la o matriţa de injectat
Tab 2.1
Nr.
caz
Domeniul
temperaturii
matritei
Tipul transferului termic Mediul de temperare
1. = 70...100 C
>0
<0
>0
Apa sau ulei de la un aparat de
temperare
Apa de la un aparat de
60
2.
3.
= 20...70 C
>0
<0
<0
<20 C
>0
>0
<0
temperare ,
Apa de la un aparat de
temperare
Bilanţul termic exprimat de ecuaţia (2.3) se poate considera ca o ecuaţie de baza a
procesului de răcire. Explicitând expresiile se pun in evidenta mai multe mărimi de
proces. Aceste mărimi se pun in evidenta considerând treapta de proces răcire ca un sistem
limitat de mărimi de intrare si ieşire (fig.2.18).[41]
Fig.2.18. Valori de intrare si ieşire a treptei de proces “ răcire”:[41]
1 – mărimi de intrare;
E– mărimi de ieşire;
– temperatura lichidului de temperare;
– debitul lichidului de temperare;
– durata ciclului ;
– temperatura masei de formare ;
– temperatura camerei;
– temperatura matriţei;
– temperatura de demulare ;
61
Pi – proprietăţile reperului.
Temperatura , respectiv debitul de curgere , al lichidului de temperare. In funcţie
de societatea producătoare, in practica se utilizează ca mărimi de reglare, fie temperatura
lichidului fie debitul lichidului .[41]
In domeniul normal ale răcirii matriţei (domeniul 2, tab.2.1) mediul uzual de
temperare este apa din circuitul industrial al fabricii. In acest caz temperatura de intrare
este o mărime neinfluenţabilă de tehnologie, iar mărimea de reglaj este debitul . Valoarea
de ieşire, temperatura matriţei reacţionează pregnant la valori mici ale lui şi aproape deloc
în cazul valorilor mari la măsuri de reglare. Un dezavantaj al reglării debitului este faptul
că la viteze mici de curgere apa se încălzeşte puternic in matriţă şi prin aceasta procesul de
răcire la intrarea in matriţă este mai intens decât la ieşirea din matriţă. Avantajos este că
intensitatea de răcire poate fi reglată separat pentru fiecare circuit de temperare.
Pentru temperaturi ridicate ale matriţei şi răcire intensivă (domeniul 1 şi 3 din tab.2.1)
se utilizează aparate de temperare la care temperatura mediului de temperare este
selectabilă, ca o mărime de reglare.[42-44]
Vitezele de curgere a mediului de temperare se reglează şi se află in domeniul de
turbulenţă, aşa că oscilaţii mici nu afectează aproape deloc temperatura matriţei.
Timp de răcire respectiv durata ciclului . In afara timpului de răcire, durata totală
a ciclului influenţează treapta de răcire: cu cât este mai scurt, cu atât mai mare este
cantitatea de căldură transportată în matriţă pe unitatea de timp. Timpul total al ciclului se
poate scrie :
[2.4]
Unde :
– timp de umplere
– timp de răcire
– timp de demulare
Deoarece
62
[2.5]
(constanta ) [2.6]
relaţia (2.4) se transformă prin introducerea lui (2.5) şi (2.6) in expresia [42-44]
[s] (2.7)
Din relaţia de mai sus se observă că cei doi timpi şi pot fi consideraţi ca forme
diferite ale aceleiaşi mărimi de reglare. Aceasta corespunde practicii deoarece după reglarea
matriţei, a mişcărilor acesteia şi a pauzei, timpul de demulare nu se mai schimbă. La
analiza răcirii se foloseşte din acest motiv timpul de răcire sau durata totală a ciclului .
Pentru a reprezenta influenţa duratei ciclului asupra temperaturii matriţei se defineşte
frecvenţa ciclului ca variabilă. [42-44]
(2.8)
Temperatura materialului plastic
Temperatura materialului plastic de formare este codeterminată de cantitatea de
căldură transferată de la piesa injectată la matriţă Q. La alegerea condiţiilor de răcire, aproape
in toate cazurile s–au fixat punctele de lucru pentru treptele plastifiere şi umplere şi prin
aceasta temperatura masei de formare. Din acest motiv dependenţa şi aşa neînsemnată a
mărimilor de ieşire este mai mult de interes principial decât de importanţă practică. [45-47]
Temperatura mediului (camerei)
Temperatura camerei poate fi neglijată dacă ea se află în domeniul normal
20...25°C. Efectul unor abateri în sus sau în jos asupra temperaturii matriţei poate fi
compensat de regulă cu o răcire mai slabă sau mai intensă.
Temperatura matriţei .
Temperatura matriţei se defineşte ca o valoare medie a temperaturii corpului metalic al
matriţei în oscilaţia ei periodică din timpul ciclului de injectare într-un loc apropiat de
conturul matriţei şi esenţial pentru procesul de umplere şi răcire a matriţei. . [45-47]
Temperatura hotărâtoare pentru viteza de răcire şi formarea proprietăţilor reperului
este temperatura peretelui matriţei in zona conturului. Ea oscilează în timpul ciclului de
injectare (fig.2.19). Înainte de umplere are o valoare minimă şi imediat după umplere o
valoare maximă.
63
Aceasta este influenţată de coeficientul de conductibilitate termică pentru diferite
materiale din care se execută cuibul matriţei. [45-47]
Fig. 2.19. Variaţia in timp a temperaturii matriţei
1– punct de început de răcire;
2– punct de sfârşit de răcire
Prin limitarea la un punct de măsurare pe o parte de matriţă, dispersia temperaturii în
matriţa de injectat nu se ia în considerare în afară de diferenţa de temperatură dintre partea de
duză şi cea de închidere. Această simplificare este necesară pentru a reduce la strictul necesar
valorile de măsurare ce trebuie respectate de tehnolog. Această simplificare se bazează pe
considerentul că influenţe tehnologice acţionează în primul rând asupra nivelului temperaturii
şi numai în al doilea rând asupra unor gradienţi termici din matriţă.[48]
La câte un circuit de temperare pe partea de duză şi de închidere acest lucru se
realizează cu o bună aproximare şi la cuplarea în serie a mai multor canale de răcire. în cazul
mai multor circuite independente pe o parte de matriţă se poate pomi de la considerentul că o
anumită zonă de contur este importantă pentru formarea proprietăţilor reperului sau pentru
evoluţia procesului plasând punctul de măsurare pentru temperatura matriţei în acel loc.
La alegerea punctului de măsurare trebuie luate în considerare şi puncte de vedere
constructive ca: poziţia canalelor de temperare, bacuri, aruncătoare, coloane de ghidare, etc.
Temperatura de demulare
Se defineşte ca temperatura transmisă de grosimea de perete, într–un anumit loc al
reperului, în momentul începerii deschiderii matriţei (la sfârşitul timpului de răcire, )..[48]
Ea este o dependentă de loc şi scade, în cazuri normale, de la locul de injectare spre
capătul parcursului de curgere.
Temperatura de demulare expresia:
(2.9)
64
unde:
– – temperatura de demulare maximă din mijlocul peretelui piesei; .
[48]
– – temperatura matriţei.
Proprietăţi ale reperului . Prin alegerea punctului de lucru in treapta de proces se
influenţează în primul rând deformarea, contracţia, postcontracţia, tensiunile interne,
orientările, proprietăţile mecanice şi calitatea suprafeţei reperului.
Totalitatea proprietăţilor reperului, influenţate de procesul de răcire, depind în
exclusivitate de temperatura matriţei şi temperatura de demulare (fig.2.20). .[48]
Fig.2.20. Dependenţa celor mai importante proprietăţi ale reperelor de răcire ( si )
(calitativ) [49]:
– proprietăţi;
a – proprietăţi de rezistenţă;
b – luciu;
c – contracţie;
d – postcontracţie;
e – deformare.
Influenţa temperaturii matriţei asupra proprietăţilor reperelor se va lua în considerare
în toate cazurile în care se pune accent pe respectarea dimensiunilor şi calitatea suprafeţelor.
In diagrama de răcire, analog cu caracteristicile celorlalte trepte de proces, se vor citi
mărimile de ieşire si ca funcţii ale mărimilor de intrare si . [49-50]
Pe când diagrama de plastifiere este o diagramă pură de maşină, diagramele de
umplere şi compactare sunt diagrame maşină–matriţă, diagrama de răcire este una pură de
matriţă.
65
Diagrama de răcire este obţinută pe cale semiempirică, fiind formată de câte un câmp
de caracteristici termice şi izoterme de demulare. [49-50]
Întotdeauna la o matriţă se folosesc două diagrame de răcire, una pentru partea duzei şi
alta pentru partea aruncării.
Caracteristici termice. O caracteristică termică ia naştere când temperatura matriţei
este reprezentată grafic în funcţie de frecvenţa f a ciclului la temperatură şi viteză
constantă a mediului de temperare (fig.2.21). [49-50]
Flg.2.21. Caracteristici termice de lucru ale unei matriţe [49] ( – const; – const.)
Fig.2.22. Câmpul izotermic de demulare a unei piese injectate ( – const; – const.) [39];
Izoterma 1,T=40 C ;
Izoterma 2 , T= 60 C;
Izoterma 3, T=80 C;
Izoterma 4 , T = 100 C.
In punctul f = 0 matriţa se găseşte la staţionarea maşinii. Temperatura (f= 0) se
afla între temperatura mediului de temperare temperatura încăperii si anume cu atât
mai aproape de cât mai intensivă este temperarea matriţei.[51]
Odată cu creşterea lui f creşte şi , deoarece odată cu reducerea duratei ciclului
total, matriţele devin tot mai calde. Se observă că curba la început are o creştere aproape
liniară, apoi se aplatizează , aplatizarea reprezentând începutul unui maxim la valori
ridicate ale frecvenţei ciclului, care practic nu se ating.
Un rol de excepţie joacă caracteristica termică pentru . Este caracteristica
termică cea mai abruptă şi caracterizează matriţă la răcirea cu aer . Cu toate că nu
este de importanţă nemijlocită pentru practică, caracteristica termică este o sursă
importantă de informaţii asupra schimbului de căldură a matriţei cu mediul. [51]
66
In practică avem matriţe cu răcire intensă sau slabă. Se recunosc matriţele cu răcire
intensă acelea care reacţionează puţin la creşterea frecvenţei ciclului, adică caracteristicile
termice au un curs relativ aplatizat. Matriţele cu răcire slabă se recunosc după caracteristicile
termice abrupte. [51]
Izoterme de demulare. Reprezentarea temperaturii de demulare ca funcţie a
temperaturii matriţei şi a frecvenţei ciclului f determină izoterme de demulare.
Acest lucru înseamnă o diagramă de răcire in care punctele cu aceeaşi temperatură de
demulare sunt unite între ele. [51]
Câmpul de izoterme care ia naştere prin variaţia parametrului este reprezentat în
fig.2.22. Se observă pe caracteristici că, odată cu creşterea frecvenţei ciclului (adică cu
scăderea timpului de răcire), creşte temperatura de demulare. Pentru f= 0, adică la marginea
din stânga a diagramei de răcire, temperatura de demulare este identică cu cea a matriţei, ceea
ce corespunde aşteptării unor timpi de răcire nesfârşit de lungi. [52]
Dacă există posibilitatea de a măsura temperatura de demulare pe piesa injectată,
izotermele de demulare se pot determina şi experimental. Domeniul utilizabil al diagramei de
răcire este îngrădit ca şi la celelalte trepte de proces de limitele tehnice şi tehnologice ale
utilajelor. Limitele tehnologice sunt limite calitative şi de rebut. Ca limite tehnologice se
semnalează:
– temperatura maximă şi minimă a matriţei;
– temperatura maximă şi minimă de demulare;
– frecvenţa maximă şi minimă a ciclului.
Limitele de utilaje pentru procesul de răcire sunt temperatura maximă şi minimă a
mediului de răcire.
Asupra treptei de proces răcire are influenţă demularea atunci când timpul de
demulare td nu poate fi considerat ca o constantă. Acest caz intervine atunci când în locul
scoaterii manuale a reperului se foloseşte eliminarea automată sau robot de scoatere.
Modificarea timpului de demulare determină modificarea temperaturii de demulare
. Câmpul liniilor termice rămâne neinfluenţat, iar câmpul izotermelor de demulare se
deplasează; în cazul reducerii lui izotermele de demulare se deplasează în direcţia unei
valori mai ridicate a frecvenţei.
La alegerea punctului de lucru în procesul răcirii se vor îndeplini următoarele condiţii:
– trebuie să fie asigurată calitatea reperului;
– durata ciclului trebuie să fie cât mai scurtă (în interesul unei productivităţi ridicate).
67
Spre deosebire de celelalte trepte de proces, în treapta răcire punctul de lucru optim
este critic. Oscilaţii ale duratei ciclului sau mici modificări prin deranjamente ale debitului sau
temperaturii iniţiale ale mediului de răcire, pot duce la depăşirea limitelor tehnologice şi pot
cauza rebuturi. Cât de mult poate fi apropiat punctul de lucru de limitele tehnologice, max
şi min, depinde de posibilitatea de a evita asemenea deranjamente prin controlul
temperaturii matriţei şi a disciplinei tehnologice. [52]
2.3. Timpul total al unui ciclu de injectare
Timpul total al unui ciclu de injectare se poate scrie folosind formula (2.4). [53]
[2.10]
Timpul de răcire se poate scrie:
[2.11]
Timpul de demulare se poate scrie
[s] (2.12)
Introducând relaţiile (2.10) si (2.11) in relaţia (2.4) Se determina timpul total [53].
[s] (2.13)
Unde :
– – timp de umplere
– – timp de presiune ulterioara;
– – timp de întârziere la cuplarea melcului;
68
– – timp rotaţie melc;
– – rest de timp – timpul intre sfârşitul rotaţiei melcului si începutul
deschiderii matriţei
– – timp de deschidere matriţa – timp intre sfârşitul si începutul deschiderii
matriţei;
– – timp de pauza – timp intre începutul închiderii si sfârşitul deschiderii
matriţei;
– – timp închidere matriţa – timp intre sfârşitul si începutul închiderii
matriţei
Pentru fiecare reper exista o valoare minima a duratei ciclului de injectare bazata pe
tehnica procesului. Aceasta durata este determinata de dimensiunile reperului, de masa de
formare, de cerinţele pe care trebuie sa le satisfacă reperul si de condiţiile tehnice in care se
relizeaza reperul ( capacitatea de plastifiere a maşinii , capacitatea de răcire a matriţei , etc ).
[53].
69
CAPITOLUL 3.
3 . CONTRIBUŢII LA SIMULAREA INJECTĂRII MATERIALULUI TERMOPLASTIC IN MATRIŢĂ
In acest capitol se studiază capacitatea de curgere a materialelor termoplastice şi metode de simulare a procesului de injectare în matriţă. [54-56] 3.1 Capacitatea de curgere a materialului termoplastic
Problemele de umplere ale cuibului matriţei depind în cea mai mare măsură de capacitatea de curgere a materialului plastic. Această însuşire este determinată de testul spiralei (spirala Griffits) .
Intr–o matriţă de injectat care are cavitatea în formă de spirală, de secţiune semicirculară, se injectează material plastic in centrul spiralei. Celălalt capăt al spiralei comunică cu atmosfera. In condiţii date, topitura curge din duza maşinii de injectare in centrul spirei şi apoi prin canalul spiral, pe o anumită lungime, până la încetarea curgerii ca urmare a răcirii progresive. Lungimea drumului de curgere este dependentă de grosimea pereţilor, temperatura materialului topit ce se injectează, temperatura peretelui matriţei, presiunea de injectare, viteza de avans a melcului. Influenţa temperaturii materialului plastic topit asupra lungimii de curgere poate fi observată în fig.3.1 pentru un polistiren. [54-56]
Fig. 3.1. Lungimi de spirale Griffits pentru un polistiren (Polystirol 143E)
La materialele termoplastice amorfe are loc, în condiţii de prelucrare date, o creştere a lungimii drumului de curgere o dată cu creşterea grosimii spiralei (fig.3.2). [54-56]
70
Fig 3.2. Lungimea drumului de curgere in matriţa cu spirala Griffits pentru polistiren de uz genereal si polistiren rezistent la soc [73].
Acelaşi lucru este valabil şi pentru materialele termoplaste semicristaline. Pentru unele materiale termoplastice speciale se constată însă o creştere a lungimii de curgere în formă de spirală o dată cu creşterea grosimii (fig.3.3). [54-56]
Fig.3.3. Lungimea drumului de curgere in matriţa cu spirala pentru un poliacetal (Ultraform )
Lungimile căilor de curgere în funcţie de condiţiile de prelucrare şi de grosimea pereţilor ce se obţin prin testul spiralei, sunt valori orientative pentru proiectantul şi executantul de matriţe care nu pot găsi răspuns la întrebările referitoare la:
– grosimea minimă de perete pentru un drum de curgere dat;– dacă cuibul matriţei poate fi umplut printr–un singur punct de injectare sau prin mai
multe;– dacă presiunea de injectare a matriţei este suficientă pentru umplerea cuibului.Grosimea pereţilor piesei injectate nu poate fi oricât de mică, ea depinzând de
capacitatea de curgere a materialului şi de lungimea pe care acesta o parcurge. [54-56]De aceea este important să se cunoască grosimea de perete necesară pentru un parcurs
de curgere determinat, pentru a evita astfel dificultăţile ce pot apărea la fabricaţie. Lungimea de parcurs a materialului este în funcţie de temperatura materialului, de viteza de injectare, de sinuozitatea drumului parcurs in matriţă şi depresiunea de injectare. Producătorii de materiale termoplastice oferă diagrame pentru calculul grosimii de pereţi fig (3.4).[57]
71
Fig.3.4. Diagrama drum curgere – grosime de perete pentru diferite materiale termoplaste
1 – PC – ABS ( Baylend); 2 – CAB ( Cellidor) ; 3 – PA6 (Durethan) ;
4 – PBTP (Pocan);5– ABS (Novodur); 6 – PC (Macrolon).
In procesul de curgere a materialului plastic in cavitatea matriţei apare o serie de fenomene şi factori de influenţă asupra calităţilor, respectiv defectelor pieselor injectate[57]: – orientarea materialului în timpul curgerii;
– locul injectării şi numărul locurilor de injectare;– fronturi de curgere, restricţii şi ezitări;– linii de întâlnire;– starea suprafeţei cavităţii.
3.2. Metode de simulare a injectării
Pentru simularea procesului de injectare in cavitatea matriţei există trei metode[58]:– metode matematice;– metode grafice;– metode cu ajutorul calculatorului.
3.2.1. Metode matematice
Datorită complexităţii fenomenului o modelare matematică se poate realiza insă numai introducând ipoteze simplificatoare asupra procesului şi pentru cuiburi cu configuraţie geometrică simplă. Ne vom referi la cele 3 faze ale operaţiei de injectare in matriţă: umplere, compactare si răcire.
Faza de umplere
72
Se ia in considerare soluţia simplă. Această soluţie presupune următoarele ipoteze simplificatoare: [58-60]
– umplerea matriţei se face izoterm, iar faza de compactizare începe după ce umplerea s–a terminat;
– se presupune că fluidul este incompresibil şi nenewtonian de tip Oswald de Waele;
Se va analiza umplerea în două cazuri:– la presiune constantă şi debit variabil;– la presiune variabilă şi debit constant.
Umplerea la presiune constantă şi debit variabil. Se consideră cuibul matriţei cilindric cu secţiune liberă (fig.3.5).
Fig.3.5. Curgerea in cuibul cilindric al unei matriţe de injectat
Se vor calcula poziţia frontului de topitură şi debitul volumetric în funcţie de timp. Umplerea are loc conform ipotezei simplificatoare la presiune constantă .[58-60]
Debitul volumetric este dat de relaţia [60],
, [ ] (3.1)
Unde :– – coeficient;– z(t) – poziţia frontului de topitura la momentul t;– m – indice de consistenta
Coeficientul se calculează cu formula.
(3.2)
.
unde : – n – indice de curgere.
Poziţia frontului de topitura la momentul t se calculează cu relaţia. [58-60]
[m] (3.3)
73
unde : – – volum de topitura;– – secţiune de curgere .
Prin derivare in raport cu timpul a ecuaţiei (3.3) se obţine viteza de curgere, [58-60]
[m/s] (3.4.)
Prin substituirea ecuaţiei (3.1) in ecuaţia (3.4) si se integrează in următoarele condiţii la limita: [58-60]
- la momentul iniţial t=0 rezulta z(t)=0 ; matriţa nu conţine topitura;- la momentul final t=t rezulta Z=z(t); poziţia frontului de topitura este la z (t);Se obţine lungimea de penetraţie a frontului de topitura,
[m] (3.5)
Conform ecuaţiei (3.5) rezulta ca lungimea de penetraţie a frontului de topitura este proporţionala cu raza matriţei R. Expresia debitului volumetric se obţine ţinând seama de ecuaţiile (3.1)si (3.5)
[ /s] (3.6)
Din ecuatia (3.5) rezulta ca raportul lungimilor de penetraţie pentru aceeaşi topitura in doua matrite de raze diferite este dependent numai de geometria matriţei si nu de comportarea reologica a topiturii. [58-60]
(3.7)
Umplere la debit constant si presiune variabila in timp.Se considera cuibul in forma de disc cu grosimea mult mai mica decât raza discului
H<<R1; Fig(3.6). [58-60]Ecuaţia de conservare a momentului liniar raportata la sistemul de coordonate din fig
3.6 este,
(3.8)
Ecuaţia constitutiva pentru fluidul Ostwald de Waele este de forma,
(3.9)
Unde:– m – indice de consistenta;– n – indice de curgere.
74
-Fig. 3.6. Curgerea in cuibul in forma de disc al unei matriţe de injectat[58-60]
Se integrează ecuaţia (3.9) in raport cu z deoarece p=p(r),
[N/m2] (3.10)
Unde:– c1 – constanta de integrare
Constanta se determina din următoarea condiţie la limita : in axa canalului la z=0 rezulta tensiunea de forfecare fiind nula din considerente de simetrie a curgerii. [61.62]
Relaţia (3.10) devine,
[N/m2] (3.11)
Se cuplează cu ecuaţiile (3.9) si (3.11) si se explicitează gradientul vitezei de curgere,
(3.12)
Prin integrare intre axa si peretele canalului se obţine viteza maxima de curgere,
[m/s] (3.13)
Profilul vitezei de curgere este de forma:
[m/s]
(3.14)Utilizând expresia vitezei de curgere se calculează debitul volumetric:
[m3/s]
(3.15)Se substituie expresia vitezei maxime (3.13) in ecuaţia (3.15) si se explicitează
gradientul de presiune:
(3.16)Profilul de presiune se obţine din integrarea ecuaţiei (3.16): [61.62]
[N/m2] (3.17)
Variaţia razei frontului de topitura in timp determina viteza de curgere:
75
(3.18)
Se integrează ecuaţia (3.18) si se tine seama ca – debitul volumetric este constant;– condiţia la limita ; in momentul iniţial matriţa nu conţine topitura; t=0,
R=0. [61.62]
Se obtine:
[m] (3.19).
Variaţia presiunii in timp se obţine prin cuplarea ecuaţiilor (3.17) si (3.19):
[N/m2] (3.20)
Soluţia dezvoltata presupune o curgere neizoterma . Procesul este complex si mult mai greu de calculat matematic. Se introduc in acest caz ipoteze simplificatoare pentru uşurinţa calculelor [60].
Faza de compactare
Compactarea are loc la presiune constantă. Materialul termoplastic are tendinţă de solidificare cu scăderea volumului şi creşterea densităţii. Pentru a menţine presiunea constantă se mai introduce topitură în cuibul matriţei.
Se ia in considerare soluţia simplă: cavitatea matriţei se consideră plină cu materialul termoplastic topit. [60,61]
La contactul cu pereţii răciţi ai matriţei materialul se solidifică. Se consideră că acest strat are grosime constantă (fig.3.7).
Fig.3.7 Formarea stratului solidificat in cavitatea matriţei.– temperatura peretelui;
– temperatura topiturii;A – profilul vitezei de curgere
Ecuaţia de conservare a energiei corespunzătoare acestui proces în care se consideră că transferul de căldură se realizează prin mecanism conductiv in regim nestaţionar prin stratul solidificat de material plastic este de forma:
(3.21)
76
– densitatea materialului termoplastic; – căldura specifică; A – conductivitate termică; T – temperatura;
t – timpul.
Ecuaţia se aplică ambelor straturi, de topitură şi strat solidificat, utilizând proprietăţile fizice pentru fiecare caz în parte. Dificultatea rezolvării ecuaţiei constă în faptul că trebuie cunoscut profilul iniţial de temperatură în topitură. Soluţia simplă presupune că topitură se află în momentul iniţial la temperatura de topire .[60,61]
Ecuaţia (3.21) este aproximativ satisfăcută de următorul profil de temperatură în zona de polimer solid. [60,61]
(3.22)
– – temperatura peretelui;– – temperatura topiturii;– h – grosimea crustei de material solidificat la momentul t.
Se scrie ecuaţia de bilanţ de căldură la interfaţa topitură–solid.La interfaţa topitură–solid fluxul de căldură cedat prin solidificare este egal cu cel
transferat prin mecanism conductiv prin crusta de polimer. [60,61]La y=h,
(3.23).
Unde – debitul de topitură ce se solidifică pe unitatea de arie;
r – căldura latentă de solidificare; – conductivitate termică a materialului plastic solid. Debitul de topitură ce
se solidifică pe unitatea de arie este dat de relaţia, [60,61]
[kg/m2s] (3.24)
– – densitatea materialului plastic solid.
Conform ecuaţiei (3.22) şi a relaţiilor de mai sus condiţia la limită (y = h) devine:
(3.25)
Prin integrare şi ţinând seama de condiţia iniţială (t = 0,h = 0) se determină variaţia grosimii crustei de material plastic în timp, [60,61]
[m] (3.26)
77
Soluţia dezvoltată presupune calcule mai laborioase [60].
Faza de răcire
Se consideră reprezentativ pentru această fază conducţia căldurii la suprafaţa rece până la completa solidificare a fazei lichide şi răcirea acesteia in continuare până la o temperatură finală acceptabilă.
3.2.2 Metode grafice
Prin metodele grafice se poate simula procesul de umplere în matriţă. Mai mulţi autori au fost preocupaţi de a găsi metode grafice de determinare a umplerii matriţei[61,62]
Realizare a umplerii cuibului pornind de la teoria lui Huygens. Această teorie presupune propagarea umplerii sub formă de undă, astfel încât fiecare punct al „vechii” unde (front de curgere) poate fi considerat punct de start al unor unde elementare circulare. Aceste unde elementare în totalitate determină noul front de curgere (fig.3.8). Distanţa dintre cele două fronturi, frontul vechi şi frontul nou, este egală cu raza R de creştere a fiecărei unde elementare.[61,62]
La umplerea cuibului se pot ivi şi cazuri in care apar obstacole (poansoane) de diferite forme şi dimensiuni. în acest caz obstacolul determină o,,umbră”, umbră care modifică sistemul de umplere din spatele obstacolului (fig.3.9). Pentru astfel de cazuri imaginea umplerii are loc conform fig.3.10. Punctul P din zona obstacolului, unde vectorul de umplere este tangent la obstacol, devine punct al vechiului front, de unde se creaza noi unde pentru fronturile noi din zona umbrita. [61,62]
Fig.3.8. Metodologia de creştere a fronturilor de curgerea – injectare punctiforma centrala ;
b – injectare peliculara laterala ; FV – front vechi; FN – Front nou;
UE – unde elementare; R– raza undelor elementare.
78
Fig.3.9. Umplerea unor cavitati cu obstacole:a,c – injectare peliculara laterala ;
b – injectare punctiforma ; I – loc de injectare.
Fig.3.10. Imaginea umplerii la o matriţă cu diferite forme geometrice de obstacole:a – injectare peliculară laterală;
b – injectare punctiformă; P, P1, P2 – puncte de creştere a undelor.
Un beneficiu special al metodei de realizare a imaginii umplerii este realizat la umplerea unor cavităţi cu grosimi diferite pe zone. [61,62]
Pentru un anumit interval de timp se respectă relaţia
, [s] (3.27)
Unde – rata de avans a fiecărui front;
h – înălţimea cavităţii matriţei.
Această relaţie exprimă că raportul intre rata de creştere a frontului de curgere şi înălţimea h a matriţei în diferite regiuni este aceeaşi în acelaşi interval de timp . Imaginea umplerii pentru două cavităţi diferite injectate din centru este prezentată în fig.3.11 [61,62]
Paşii de lucru sunt următorii:a – analizarea geometriei piesei;b – simplificarea geometriei reale;
79
c – desfăşurarea în plan a piesei;d – stabilirea canalelor de umplere;e – construirea imaginii umplerii;f – evaluarea imaginii construite;g – efectuarea de calcule reologice;h – stabilirea unor poziţii favorabile a canalelor de umplere şi repetarea paşilor
e – d.
Principiile de mai sus pot fi exemplificate în cazul unei piese injectate formată dintr–o placă plată cu grosimea de 5 mm pe care se găseşte un manşon cu grosimea de 2 mm. Injectarea piesei se face punctiform din lateral (fig.3.12). Pornind de la punctul de injectare fronturile de curgere se propagă sub forme de arc de cerc. Când topitura întâlneşte manşonul şi pătrunde în acesta curgerea în placa plată se face conform fig.3.12.a, iar curgerea în manşon conform fig.3.12.b. Imaginea umplerii pentru întreaga piesă injectată poate fi urmărită în fig.3.12.c . [63]
Fig.3.1. Imaginea umplerii la umplerea a doua cavitati ;a – inaltimea constanta ;
b – inaltime diferita ; I – locul injectării.
Pentru determinarea imaginii umplerii la piesele complicate nu se mai pot folosi metode grafice obişnuite. Procedeul de vizualizare a umplerii se poate realiza cu ajutorul
80
calculatorului, astfel încât se pot determina precis poziţia fronturilor de întâlnire, a incluziunilor de aer etc. [63]
3.2.3 Metode de simulare cu calculatorul
Reprezentarea numerică în domeniul injectării maselor plastice se poate referi la piesa injectată, matriţă, respectiv procedeul de fabricaţie. [64-66]
Pornind de la model, piesa injectată trebuie transpusă constructiv între matriţă şi piesa injectată se creează efecte puternice de inversare. Spre exemplu, dacă creşte grosimea de perete a unei piese injectate, aceasta influenţează direct timpul de răcire în matriţă, respectiv durata ciclului de injectare. Micşorarea grosimii de perete, în ideea optimizării timpului de răcire, poate duce la probleme de curgere în matriţă. Reprezentarea numerică pentru piesa injectată poate fi: reologică, termică şi mecanică.
Pe piaţă există diferite sisteme de calcul. Alături de sistemele FEM de înalt nivel (Ansys, Abaqus, Nastran etc.) care oferă modalităţi confortabile de calcul termic şi mecanic, au fost create programe specializate pe probleme de mase plastice care au obţinut rezultate deosebite. Ofertanţii de sisteme CAD avansate (IBM, CDC, General Electric etc.) integrează astfel de programe Intr–un concept CAE. [64-66]
Un astfel de sistem de calcul are multe cerinţe, însă unele dintre ele nefiind rezolvate decât parţial (fig.3.13).
Se cer două lucruri fundamentale de la un astfel de sistem de calcul:– sistemul să fie deschis pentru dezvoltări viitoare;– sistemele rezultate trebuie lărgite.
Calcul de simulare FEM
Analiza Reologica Analiza termica Analiza mecanica– balansarea sistemelor de injecţie – reprezentarea cavitaţii din punct de vedere al curgerii : newtoniana,vâscoasa, vascoelastica– determinarea orientărilor de curgere si a tensiunilor– calculul sistemelor respective– calculul contracţiilor– calculul procesului de presiune
– optimizarea pornind de la răcire nestaţionara a materialului– urmărirea tensiunilor provenite din răcire– determinarea deformării piesei– colectarea informaţiilor privind căldurile de reacţie si reţea
– calculul tensiunilor si deformărilor in matriţe si piese– expunerea domeniilor forţelor– determinarea deformărilor mari si deformărilor la soc
Fig. 3.13. Cerinte ale sistemului de calcul posibil in viitor
Posibilităţile şi procedeele de calcul ale pieselor din material plastic la nivelul actual al
tehnicii vor fi prezentate in cele ce urmează [49].
Reprezentarea reologica
81
Modulele de program CAD pentru simularea umplerii matriţei se pot explica in
detaliu. In aceste module procesul de umplere este tratat de către calculator prin metoda
elementelor finite FEM. Tratarea informatică este bazată pe două tipuri de programe:
programe 2D şi programe 3D. Programele 2D se bazează pe tratarea flux–ului de curgere in
două dimensiuni in relaţie cu grosimea peretelui. [64-66]
Dacă geometria pentru simularea umplerii este creată cu module CAD ea nu poate fi
utilizată direct, ci numai intr–un mod simplificat plecând de la o geometrie pregătită anterior
pentru crearea desenului si analiza mecanică a matriţei. Pentru tratarea FEM, matriţa trebuie
să fie reprezentată in cochilie. Această cochilie este fata centrală (jumătatea grosimii peretelui
plecând de la suprafaţa piesei). După crearea reţelei de elemente finite, se atribuie o grosime
de perete la cochilie element cu element. In plus, cu această geometrie pentru crearea reţelei
FE, alte simplificări sunt necesare, diferite părţi ale geometriei umplerii, precum curbele
exterioare sau interioare, fiind dificile să fie reprezentate prin reţea. [67-69]
Importanta putere informatică impusă prin tratarea FE (perioada de tratare, capacitate
de memorizare) duce in mod egal la o simplificare a geometriei de bază care suportă
tratamentul. Încă nu există un procedeu care să dezvolte această geometrie specială direct
plecând de la CAD. Reţeaua de elemente finite poate principiu să fie utilizată pentru
conceperea pieselor injectate (calculul tensiunilor şi contracţiilor) şi pentru simularea umplerii
matriţei. Există totuşi diferenţe in structura reţelei necesare multiplelor puncte precise ale
suprafeţei reţelei, desăvârşirea reţelei trebuind efectuată in locurile critice ale piesei injectate.
Se poate vedea deci că ideea utilizării in producţie a datelor generate prealabil prin
CAD, nu este aşa de simplă. [67-69]
Programele 3D pot fi împărţite in două grupe .
In prima grupă, procesul de umplere este înregistrat prin integrarea grosimii pereţilor
(Cadmould 3D, Maestro, Moldflow 3D, MFL 4).
In a doua grupă grosimea peretelui este divizată in straturi individuale şi valorile
punctate ale temperaturii, vitezei etc., sunt determinate pentru fiecare strat (Cadmould 3D,
Maestro, Moldflow 3D MFLP, NIoId Filling, Procop, TM Concept). Aceste programe pot de
asemenea să înregistreze secţiunile transversale ale fluxului liber, care schimbându–se in
timpul procesului de umplere in funcţie de răcirea matriţei şi ca urmare a încălzirii
amestecului rezultat din încălzirea prin fricţiune localizată in funcţie de timp. Etapa următoare
la înregistrarea procesului complet a fluxului este studiul fazei de menţinere a presiunii
(Cadmould 3D Mehold). [67-69]
82
Aici presiunea, temperaturile si vitezele depind de timp şi de gradul de eficacitate a
menţinerii presiunii, in aşa fel incat secţiunile transversale libere şi valorile de contracţie sunt
determinate in toate punctele piesei injectate. Se pot trage astfel concluzii calitative asupra
punctelor de curgere si tendinţelor de deformare a pieselor injectate.
La toate metodele de calcul se pot obţine condiţii geometrice simple pentru realizarea
imaginii umplerii [24, 25]. Se creează astfel un procedeu grafic numit metoda de vizualizare a
umplerii care ne arată evoluţia topiturii in timp. Procedeul de vizualizare a umplerii la o piesă
injectată este reprezentat in fig.3.14. [67-69]
Fig3.14 Vizualizarea umplerii la o piesă injectată (cafetieră) [67-69]:
a – punct de injectare (3 puncte);
b – incluziuni de aer.
83
CAPITOLUL 4
4. ANALIZA CALITĂŢII PIESELOR INJECTATE
4.1. Fenomene care apar la curgerea materialului plastic în matriţă
Orientarea macromoleculelor
In timpul procesului de umplere a cuiburilor matriţei, lanţurile macromoleculare ale
polimerului se orientează pe direcţia curgerii, iar fenomenele de relaxare ce se manifestă apoi
au mare importanţă asupra calităţii piesei injectate (fig.4.1).
Fig.4.1. Orientarea macromoleculelor in timpul procesului de curgere:
a – orientarea macromoleculelor in timpul curgerii;
b – deformarea piesei injectate după relaxare
Orientarea macromoleculelor se realizează de la locul injectării către sfârşitul curgerii
in direcţie radială (fig.4.1.a). In masa de material injectat apar tensiuni interne diferite după
84
relaxare, intre punctul de injectare şi punctele cele mai îndepărtate de punctul de injectare. Ca
urmare a acestor fenomene apar fenomenele de deformare in piesa injectată (fig.4.1.b).[70-74]
Proprietăţile fizico–mecanice ale unei piese injectate sunt determinate in cea mai mare
parte de orientarea macromoleculelor materialului termoplastic in timpul injectării.
In fig.4.2 este prezentată o piesă injectată dreptunghiulară realizată prin injectare
peliculară laterală. Dacă se prelevează două probe diferite din aceeaşi zonă şi se supun la
încercarea la impact Izod, se observă că o probă rezistă mai mult decât cealaltă (proba A este
mai rezistentă[70-74]
Cunoscând tendinţele de orientare macromoleculară si sensul liniilor de curgere,
proiectantul de matriţe proiectează forme optimizate de curgere (fig.4.3). Realizarea unor
piese care favorizează curgerea elimină din start zone de stagnare şi turbulenţă a curgerii. [70-
74]
Fig. 4.2 Orientarea macromoleculelor determina rezistente mecanice diferite in piesa
injectata[70-74]
a – piesa injectată;
b –proba A supusă la rezistenta de impact Izod;
c – proba B supusă la rezistenţa de impact Izod:
F – forţa de impact a pendulului.
85
Fig. 4.3. Proiectarea formei piesei in funcţie de curgere
a – geometrie necorespunzătoare pentru curgere ;
b – geometrie favorabila curgerii;
R1,R2, – raze de curbura ;
A1 – zona moarta ;
A2 – zona moarta diminuata constructiv.
Fronturi de curgere
Ideal, la umplerea cavităţii matriţei de injectat, ar fi ca prin intermediul punctului de
injectare să se realizeze o umplere simultană a celor mai îndepărtate zone ale cavităţii
matriţei. Practic acest lucru este greu realizabil. [75]
Fig.4.4. Umplerea unui cuib de matriţă dreptunghiular printr–un punct de injectare:
a, b, c – stadii de umplere;
xi, yi, y2 – distante până la pereţii laterali ai matriţei;
A, B, C, D – pereţii matriţei.
De exemplu, in fig. 4. 4 este prezentată umplerea unei cavităţi dreptunghiulare printr–
un singur punct de injectare plasat central. Astfel, materialul termoplastic se distribuie sub
formă de fronturi de curgere circulare spre pereţii laterali ai cavităţii matriţei. Cel mai înaintat
front de curgere are de străbătut până la cei patru pereţi distantele x1 şi y (fig.4.4.a). După un
86
timp de curgere, frontul cel mai înaintat atinge pereţii A şi B ai matriţei, pereţii C şi D fiind
insă la distanta y2 (fig.4.4.b). Umplerea completă a cuibului se face conform fig.4.4.c
fronturile de curgere fiind orientate după direcţiile prezentate in figură. [75]
Situaţia umplerii poate fi îmbunătăţită pentru acelaşi spaţiu de injectare schimbând
punctul de injectare in două puncte sau in trei puncte. In fig.4.5.a umplerea cavităţii se
realizează prin două puncte astfel incit după ce fronturile avansare ajungă pereţii A si B până
la pereţii C şi D şi pană la linia de întâlnire mai rămâne distanţa x. In fig.4.5.b fronturile de
curgere ating pereţii A şi B simultan cu pereţii C şi D realizând şi liniile de întâlnire. [75]
Fig 4.5 Umplerea unui cuib dreptunghiular prin 2 sau 3 puncte de injectare: [75]
a, b – variante de umplere;
x – distanta până la perete si până la întâlnirea fronturilor;
A, B, C, D – pereni matriţei;
X – linie de întâlnire.
Restricţii şi ezitări
Foarte multe piese injectate sunt realizate cu pereţi de grosimi diferite. Acest lucru ar
trebui evitat, dar nu întotdeauna este posibil. Pereţii cu grosimi diferite conduc la dificultăţi
suplimentare la umplerea matriţelor.
Acest lucru este demonstrat in fig.4.6. Piesa are o zonă centrală de grosime mica,
înconjurată de o ramă in formă de U de grosime mai mare. Injectarea laterală in ramă
87
determină o curgere mai rapidă prin ramă si o curgere mai înceată in zona centrală. In zona
centrală se manifestă tendinţa de solidificare a fronturilor avansate de curgere. Curgerea mai
înceată in zona centrală da imaginea unei ezitări a fronturilor de curgere[75].
Fig.4.6. Umplerea unei matriţe cu punerea in evidenţă a fenomenului de „ezitare".
Linii de Întâlnire
Liniile de întâlnire sau planurile de întâlnire se formează in timpul procesului de
umplere când materialul plastic topit curge din direcţii diferite si se recombină in piesa
injectată (fig.4.7). Fenomenul de jet liber conduce de asemenea, la formarea de linii de
întâlnire. [76]
Liniile de întâlnire sunt asemănătoare unor mici crăpături, mai mult sau mai puţin
vizibile, inacceptabile din considerente estetice pentru multe aplicaţii. Mai important este insă
că local scade rezistenţa mecanică a piesei injectate. De aceea proiectantul trebuie să acorde
atenţie deosebită următorilor factori: selecţiei materialului, proiectării piesei, proiectării
matriţei si condiţiilor de injectare.
Zona slabă a liniei de injectare este atribuită mai multor factori [75]:
– incompletă difuzie a macromoleculelor celor două. fronturi;
– nefavorabila orientare si solidificare a lanţurilor macromoleculelor sau fibrelor;
– existenţa unor crestături in formă de V in suprafaţa de întâlnire;
– prezenţa substanţelor străine la interfaţa de întâlnire.
88
Fig.4.7. Modalităţi de întâlnire a două fronturi de curgere:
a – nu se produce difuziunea fronturilor;
b – fronturile realizează o difuziune parţială;
c – completa difuziune a fronturilor,
x – linie de întâlnire.
Se poate studia o secţiune printr–o piesă injectată unde se manifestă fenomenul de
linie de întâlnire (suprafaţă de întâlnire) (fig.4.8). Se observă că in interiorul piesei există o
zonă centrală A cu o legătură puternică intre cele două straturi care s–au întâlnit. In această
zonă lanţurile macromoleculelor au difuzat intre cele două fronturi. [75]
Fig.4.8. Secţiune pentru punerea in evidenţă a zonei suprafeţei de întâlnire:
A – zonă centrală cu legătură puternică;
B – zonă cu legătură slabă;
x – linie de întâlnire in „V".
Spre exterior există două zone B cu legătură slabă unde există." suprafeţele de
întâlnire a celor două fronturi unde nu s–a produs difuzarea lanţurilor macromoleculare. La
suprafaţa exterioară a piesei, in zona de întâlnire C se observă crăpături in formă de V .[75]
89
Apariţia liniilor de întâlnire este cauzată de folosirea mai multor puncte de injectare la
o piesă (fig.4.9). [75]
Fig.4.9. Apariţia liniilor de întâlnire:
a – injectare prin 2 puncte;
b – injectare prin 4 puncte.
Liniile de întâlnire se pot ivi şi in cazul in care se foloseşte un punct de injectare, dar
fronturile de curgere înconjoară un miez sau un miez se aşează in calea frontului de curgere
(fig.4.10). [75]
Fig.4. 10. Linii de întâlnire in jurul miezurilor.
a – miez central;
b – miez in calea frontul de curgere.
Liniile de întâlnire se pot crea şi in cazul unor bosaje indiferent că există un punct de
injectare sau mai multe puncte de injectare (fig.4.11). [75]
90
Fig.4.11. Linii de întâlnire in jurul bosajelor.
a – două fronturi principale de curgere;
b – un front principal si un front secundar de curgere
Plasarea unui miez sau a mai multor miezuri care formează găuri intr–o piesă injectată
necesită o atenţie deosebită pentru proiectantul de piesă si matriţă (fig. 4.12). in cazul unui
singur miez se formează o singură linie de întâlnire (fig.4.12.a), dar pentru mai multe miezuri
se formează mai multe linii de întâlnire intre miezuri (fig.4.12.6).
Fig. 4.12 Rezistenta mecanica in zona liniilor de intalnire:
a – un singur miez ;
b – mai multe miezuri;
s – efort unitar de tracţiune , zonal
In zona liniei de întâlnire rezistenţa mecanică a piesei este redusă şi de aceea se acordă
atenţie distanţei dintre miezuri, mărimii şi numărului acestora. Rezistenţele mecanice pe zone
pentru cele 2 cazuri se pot urmări in aceeaşi figură. [75]
Există mai multe posibilităţi de a influenţa linia de întâlnire, linie care determină o
rezistentă mecanică zonală mult redusă (dimensiunea digului, numărul digurilor, tipul digului,
temperatura materialului plastic, temperatura matriţei). Folosirea calculatorului oferă
posibilităţi noi de concepţie a matriţei astfel incit efectele negative a liniilor de întâlnire să fie
diminuate.[75]
Se oferă insă si alte soluţii constructive pentru eliminarea liniilor de sudură (fig.4.13).
Astfel la injectarea laterală printr–un punct a piesei injectate apare linia de întâlnire ca urmare
a fronturilor care înconjoară miezul central (fig.4.13.a). Pentru aceasta se construieşte un
adaos A unde fronturile se întâlnesc, astfel incat linia de întâlnire se elimină din piesă
(fig.4.13.b).[75]
La zona de întâlnire a mai multor fronturi pot apărea zone închise unde aerul este
comprimat ceea ce determină zone neumplute (fig.4.14). In acest caz se apelează la ventilaţie
91
Fig.4. 13. Soluţie constructivă pentru eliminarea efectului de întâlnire:[76]
a – soluţie constructivă clasică;
b – soluţie constructivă îmbunătăţită;
X – linie de întâlnire,
A – adaos.
Fig 4.14. Zonă de întâlnire a mai multor fronturi de curgere:[76]
1, 2, 3 – fronturi de curgere.
4.2. Contracţia piesei injectate
Contracţia piesei injectate este definită ca micşorarea volumului sau reducerea
dimensiunilor liniare odată cu răcirea piesei injectate de la temperatura de prelucrare la
temperatura camerei (fig.4.15). [77-80].
92
t= 0
T= 4…168 h
93
Fig 4.15 Contracţia piesei injectate
– dimensiuni in matriţa ;
l , L – dimensiuni ale piesei injectate
Contracţia de prelucrare se stabileşte de la 24 de ore până la 168 de ore de la scoaterea
piesei injectate din matriţă. După această perioadă poate apărea, mai ales la termoplastele
cristaline, fenomenul de contracţie ulterioară sau postcontracţie . Postcontracţia este cu atât
mai mare cu cât temperatura de depozitare a piesei este mai mare (fig.4.16). Contracţia totală
este suma dintre contracţia de prelucrare si postcontracţie.[78]
Contracţia pieselor injectate depinde in primul rând de natura materialului
termoplastic injectat: amorf, parţial crista1in sau cristalin.
Materialele termoplastice amorfe (polistirenul, polimetacrilatul de metil, poliacetatul
de vinil) prezintă proprietăţi izotropice largi având contracţii uniforme la prelucrarea prin
injectare.
94
La piesele injectate din materiale termoplastice parţial cristaline (polietilena,
politetrafluorefilena) sau cristaline (poliamide, poliesteri) cristalizarea este însoţită de o
puternică micşorare a volumului specific, contracţia fiind mai puternică decât la materialele
plastice amorfe. Variaţia volumului specific pentru cele două tipuri de materiale este
prezentată in fig.4.17. Polimerii semicristalini se topesc si cristalizează pe un interval de
temperatura.[77]
Fig . 4.16. Contracţia si post contracţia unei piese injectate din polietilena.
Fig. 4.17. Variaţia volumului specific la materiale plastice amorfe si cristaline
La fiecare temperatură se stabileşte un echilibru intre fazele cristaline si cele amorfe.
Cu ridicarea temperaturii procentul de fază cristalină scade şi echilibrul se deplasează in
sensul creşterii procentului de fază amorfă. Postcontracţia la polimeri amorfi este foarte mică
şi poate fi neglijabilă, punăndu–se semnul de egalitate intre contracţia totală şi contracţia
structurală.[78]
Contracţia si postcontracţia depind de următorii factori in timpul procesului de
prelucrare [79]
– materialul termoplastic cu care se lucrează;
– modul de umplere a matriţei in măsura in care aceasta determină presiunea şi
temperatura in masa de formare in matrită;
– conditiile de răcire in matriţă (presiunea, temperatura pereţilor matriţei şi viteza de
eliminare a căldurii);
94
– forma piesei cu influenţa ei asupra condiţiilor de umplere (drum de curgere) grosime
de pereţi si condiţiile de răcire;
– matriţa in ceea ce priveşte modul de temperare şi conducerea căldurii.
Parametrii importanţi ai procesului de injectare care influenţează contracţia pot fi
urmăriţi in fig.4.18.[78]
Fig 4. 18. Influenta parametrilor de prelucrare asupra contracţiei:
timpul presiunii ulterioare;
– presiunea ulterioară;
pi – presiunea de injectare;
– temperatura matriţei;
– temperatura materialului;
viteza de injectare;
c – contracţia.
Contracţiile unei piese injectate pot fi longitudinale (pe direcţia de curgere) sau
transversale (perpendicular pe direcţia de curgere) (fig.4.19).Intre cele două contracţii apar
diferenţe in procesul de prelucrare care depind de:[80]
– material, respectiv dependenţa contracţiei sale de grosimea pereţilor (fig.4.20);
– umplerea matriţei, măsura in care aceasta este influentată de diferenţa de
temperatură a materialului plastic, modul si poziţia sistemului de injectare, modul de
comutare a presiunii ulterioare, viteza de umplere, distribuţia presiunii ulterioare, viteza de
umplere, distribuţia presiunii si a temperaturti in matriţă;
– condiţiile de răcire in matriţă: distribuţia temperaturii in pereţii matriţei, viteza locală
de eliminare a căldurii etc.;
95
Fig.4.19 Punerea in evidenta a diferenţei dintre contracţia longitudinala si cea transversala
(placa rotunda, Durethan BK 30, S=3mm) [81].
Fig.4.20. Dependenta contracţiei de grosimea peretelui la acetat de celuloza (Celidor) [81].
– forma piesei in măsura in care aceasta prin grosimea pereţilor influenţează condiţiile
de răcire, variaţia grosimii pereţilor eţc.
Diferenţa intre contracţiile longitudinale si transversale pentru diferite materiale poate
fi urmărită in fig.4. 21.
Contracţia liniară a unei piese injectate se defineşte prin relaţia
(4.1)
– dimensiunea matriţei la temperatura camerei;
l – lungimea piesei injectate la temperatura camerei.
Daca se presupune ca pe toate cele trei direcţi contracţia este identica ( contracţia
izotropica) contracţia liniara se poate calcula :
(4.2)
96
In practica dor in cazuri speciale se poate considera contracţia izotropica , in
majoritatea cazurilor contracţia este anizotropica.[81]
Fig 4.21 Contracţii longitudinale si transversale pentru diferite materiale
(grosime de perete S=2mm) [82]
Contracţia volumica in timpul răcirii poate fi studiata consultând fig 4.22 si fig 4.23.
In fig 4.23 temperatura la care se atinge presiunea mediului înconjurător este temperatura
punctului 7. in acest punct volumul piesei corespunde cu volumul matriţei (cuibului). După
atingerea presiunii mediului (camerei), la scăderea in continuare a temperaturii, piesa se
desprinde de peretele matriţei si se contractă până la temperatura mediului, corespunzător
punctului 10. Diferenţa dintre punctele 7 si 10 reprezintă contracţia volumică, sau contracţia
de prelucrare [82].
Fig. 4.22 Variaţia presiunii si temperaturii in matriţa (polistiren)
a- presiunea in matriţa
b- temperatura medie in matriţa
97
Fig.4.23. Diagrama p–v–T: DV – contracţia volumică;[82]
0 – melcul începe mişcarea1:
0...1 – timp mort; plastifierea şi mişcarea topiturii in culee;
1 – începutul presiunii;
1...2 – umplerea matriţei;
2 – volumul matriţei umplut;
2...3 – compactizarea topiturii;
3 – atingerea presiunii maxime;
4 – comutarea presiunii ulterioare;
4...5 – pierdere de presiune prin presiunea de umplere;
5 – se atinge nivelul presiunii ulterioare;
5...6 – pierdere continua de presiune; compensarea contracţiei volumice in timpul răcirii prin
decompresie;prin presiune ulterioară mai departe, topitura rămâne la acest volum in cuibul
matriţei;
6 – punct de sigilare;
6...7 – pierdere de presiune numai prin răcire;
7 – atingerea presiunii atmosferice; începerea contracţiei:
7...10 – răcire izobară;
8 – temperatura de solidificare in punctul de măsurare;
9 – demularea;
10 – atingerea temperaturii camerei.
.
98
4.3. Greutatea piesei injectate
Din ecuaţia de definire a volumului specific se deduce masa in matriţă.[83]
(4.4)
unde :
– = volumul piesei in matriţă
– = volumul la atingerea presiunii atmosferice (Vp = 1)
De îndată ce matriţa este umplută volumetric volumul are o valoare determinată,
volumul specific se modifică continuu.
Greutatea finală a piesei injectate se atinge in punctul 7, atunci când se atinge
presiunea atmosferică (fig.4.23). Volumul specific in punctul 7 se mai noteaza = 1 pentru
a dovedi că in acel loc presiunea din matriţă a scăzut din nou la presiunea atmosferică [74].
4.4. Absorţia de umiditate
Unele materiale plastice lăsate in mediul ambiant absorb umiditatea din aer tinzând
spre o stare de echilibru. Absorţia umidităţii depinde in mare parte de:[84]
– grosimea pereţilor piesei injectate;
– temperatură;
– umiditatea relativă a mediului ambiant.
Absortia umidităţii determină:
– modificarea dimensiunii piesei injectate (fig.4.24);
– diminuarea rigidităţii (fig.4.25).
Fig . 4.24 Variaţia dimensionala a poliamidei (Technyl) ,
in funcţie de starea hidrometrica [74];
1 – poliamida 6 si poliamida 6,6 (tip A si C)
2 – poliamida 6.10 (tip D)
99
ft
–
Fig.4.25 variaţia modului de elasticitate la încovoiere , in funcţie de starea higrometrica [84];
1 – poliamida 6 (A216);
2 – poliamida 6.6 armata cu 30 % fibra de sticla (A 216 tip V30)
4.5. Defectele pieselor injectate
Pieselor injectate din materiale termoplastice li se impun condiţii de estetică,
rezistenţă, funcţionalitate, ceea ce determină o atenţie deosebită la alegerea materialului,
concepţia piesei, concepţia matriţei si alegerea parametrilor prelucrării ce ţin de maşina de
injectat si matriţă. In practică pot fi observate frecvent unele defecte ale pieselor injectate,
defecte ce vor fi prezentate in continuare [83, 84, 85].
Deformări, retuşuri
Contracţia şi postcontracţia materialului plastic determină dimensiunile finale ale
piesei injectate. Aprecierea corectă a contracţiei unei piese injectate este totdeauna dificilă.
Luând in considerare factorii de influenţă se poate spune că, contracţia creşte atunci când:
– temperatura materialului plastic topit creşte;
– presiunea de injectare, presiunea ulterioară şi timpul de menţinere a presiunii
ulterioare se micşorează;
– viteza de injecţie se micşorează;
– temperatura matriţei creste;
– grosimea pereţilor creste;
– secţiunea digului de injecţie se micşorează.
Piesele injectate se contractă diferit pe cele două direcţii de curgere (fig.4.26).[85]
100
Fig.4.26. Contracţia longitudinală şi transversală în funcţie de sistemului de injectare:
a – injectare punctiformă;
b – injectare peliculară laterală:
c – injectare peliculară centrală;
Dezechilibrul dintre cele două contracţii creează in piesa injectată tensiuni care
determină in unele cazuri deformarea ei. Astfel, in fig.4.26.a injectarea plăcii dreptunghiulare
se face punctiforrn, in piesa injectată manifestăndu–se diferenţa cea mai mare intre contracţia
longitudinală si cea transversală. Se creează astfel posibilitatea deformării piesei injectate.
In fig.4.27 este prezentat cazul unui disc de polietilenă care in urma injectării s–a
deformat. Acest fel de deformare este specific materialelor termoplastice la care contracţia pe
direcţie transversală curgerii (y) este mai mare decât cea pe direcţia curgerii (x). O astfel de
injectare este nerecomandată pentru poliolefine.[85]
Fig.4.27. Deformaţia unui disc din polietilenă:[85]
x – contracţie pe direcţia curgerii;
y – contracţie transversală.
101
In cazul injectării discului in acelaşi mod dar din materiale amorfe, diferenţa de
contracţie pe cele două direcţii este mică, deformarea este nesemnificativă si injectarea se
consideră favorabilă.[86]
In cazul in care materialul termoplastic este întărit cu fibră de sticlă, deformaţia
acestuia creste; fibrele de sticlă se orientează pe direcţia de curgere, diminuând contracţia
longitudinală, afectând foarte puţin contracţia perpendiculară pe direcţia fibrelor de sticlă si
deci diferenţa dintre cele două contracţii creste.
Forma piesei injectate, grosimea pereţilor, variaţia grosimii pereţilor, intersecţia
pereţilor, prezenţa nervurilor sunt elemente constructive care pot cauza deformaţii in piesa
injectată. [85]
Variaţia grosimii pereţilor la o piesă injectată determină deformări in funcţie de forma
constructivă a piesei injectate (fig.4.28). Prezenţa nervurilor in construcţia unei piese injectate
poate determina deformări care nu sunt de dorit (fig.4.29). De asemenea, la intersecţia a doi
pereţi in cazul in care nu se face rotunjirea pereţilor, poate rezulta in unele cazuri o deformaţie
(fig.4.30).
In fig.4.30.a este prezentată o cutie paralelipipedică injectată in zona centrală, care s–a
deformat datorită diferenţelor de contracţie. O piesă corectă se obţine prin îngroşare,
ingrosănd regresiv pereţii de la colţuri spre mijlocul feţelor (fig.4.30.1)). In fig.4.30.c este
prezentată o altă soluţie constructivă care face să se producă umplerea simultană a tuturor
părţilor externe ale piesei injectate, micşorând deformaţiile.[86]
In cazul unei cutii alungite injectată central se produce o deformaţie ca urmare a
efectelor cumulate ale contracţiilor (fig.4.31). Pentru înlăturarea acestui defect se recomandă
îngroşarea peretelui din fundul cutiei (fig.4.31.b).
Fig. 4.28 Deformare piesei injectate
102
a – placa cu nervuri laterale
b – disc cu nervura marginala
c – placa cu variaţie de grosime de perete.
Fig. 4.29 Deformarea unui capac nervurat: [86]
a – nervuri groase
b – nervuri subţiri
Fig 4.30 Deformaţia unei cutii injectate [86]
a – piesa deformata
b – piese cu pereti ingrosati in zona mediana (y<x):
c – piesa cu peretele ingrosat in zona injectării (y>x)
I – loc de injectare.
Fig 4.31. Deformaţia unei cutii alungite;
a – piesa deformata;
b – piesa corect proiectata ( y < x )
I – loc de injectare.
103
Condiţiile de racire din matriţa au o mare influenta asupra deformarii pieselor
injectate.Diferentele de temperature dintre cele doua semimatrite , intre temperature cuibului
si a poansonului , intre diferite puncte pe suprafata piesei , determina deformari in piese
injectata (fig. 4.32) . Placa se va deforma convex spre peretele rece (T2) deorece in partea
rece a matritei materialul plastic se intareste mai repede , iar contractia inceteaza, in timp ce in
partea calda contractia continua. In fig.4.32.a este prezentata deformarea unei placi care a fost
injectata in matriţa avand temperatura de racire inegala pe cele doua fete. [87]
Fig 4.32 Influenta temperaturii matritei asupra deformarii piesei injectate:
1 − locul injectării;
− temperaturile pereţilor matritei
In fig.4.32.b este prezentata deformaţia unei piese injectate in forma de „U. Exista
doua posibilitati:
− in cazul in care este mai mic decât fundul se deformează ca in figura, exact
dupa considerentele prezentate in cazul unei placi. Pereţii laterali se inclina spre interior
datorita legăturii rigide cu fundul. Perpendicular pe aceasta direcţie a contracţiei apare o
104
tensiune care atrage spre interior extremităţile profilului, rezultând astfel o deformare
suplimentara a pereţilor laterali după un al doilea plan; [88]
− in cazul in care este mai mare decât , efectul va fi invers.
In fig.4.32.c este prezentata deformaţia unei piese injectate in forma de cutie. In cazul
acestei piese, considerentele anterioare (fig.4.32. b) raman valabile. In acest caz se remarca
suplimentar ca extremitatile din colturi sunt reţinute in unghi, iar fundul determina intr–o
mare măsura deformarea pereţilor laterali. [88]
Condiţiile de injectare din matriţa contribuie de asemenea la deformarea piesei
injectate: sistemul de injectare, locul injectării, momentul trecerii la presiunea ulterioara,
viteza de umplere.
Se fac următoarele consideraţii:
– pentru a limita deformaţiile care apar la 0 piesa injectata, alegerea locului injectării
se face in aşa fel incat fronturile de curgere sa ajungă simultan la extremităţile cuibului;
– in cazul unor puncte de injectare multiple, limitele de întâlnire ale fronturilor de
curgere favorizează deformaţia;
– viteza cu care materialul plastic topit pătrunde in cuib influenţează asupra fronturilor
de curgere.[88]
Fronturile de curgere pot suferi stagnări datorita unor obstacole sau schimbări de
direcţie, stagnări care depind de viteza de curgere.
Pentru o umplere optima este important momentul alegerii începerii presiunii
ulterioare. Trecerea prea devreme la presiunea ulterioara poate sa duca la stagnări ale
fronturilor de curgere; trecerea prea tardiva la presiunea ulterioara duce la creerea unor
tensiuni in zona punctului de injectare.
Daca la realizarea pieselor injectate exista aglomerări de material (nervuri de întărire,
bosaje) pe suprafaţa pieselor injectate apar contracţii locale in forma unor mici adâncituri sau
şanţuri care se numesc retasuri. Retasurile se produc ca urmare a faptului ca materialul plastic
topit aflat la interiorul zonei aglomerate deformează coaja exterioara deja întărita, obligând–o
sa participe la contracţie. In zonele aglomerate se formează pe lângă retasuri si spatii vidate
(bule), fenomen întâlnit si in cazul in care piesa este scoasa prematur din matriţa si aruncata in
apa in vederea răcirii (fig.4.33). Retasurile depind de presiunea de injectare, presiunea
ulterioara, viteza de injectare, temperatura de injectare, temperatura matriţei, dimensiunile
canalelor de alimentare, forma piesei injectate.[88]
105
Fig. 4.33 Retasuri
Zone de ardere
După scoaterea din matriţa, unele piese injectate prezintă pe anumite porţiuni lipsa de
material sau arsuri. La umplerea cuibului matriţei cu material termoplastic, aerul care umplea
cavitatea este comprimat si forţat sa se strângă in anumite zone de refugiu in funcţie de
configuraţia piesei injectate. In aceste zone, datorita comprimării si supraîncălzirii aerului,
cuibul nu se poate umple complet. iar materialul plastic este degradat.[89]
Fenomenul de apariţie al zonelor de ardere, numit si efect Diesel, este un fenomen
care apare mai ales la piesele de o anumita forma (piese înalte cilindrice, piese fusiforme)
injectate intr–un anumit mod (injectare laterala). Fenomenul poate fi evitat folosind o viteza
de injectare mai mica, precum si alte soluţii constructive de aerisire a cuibului matriţei.
Exfolieri
In unele cazuri se observa daca piesele au fost fabricate in condiţii optime numai după
utilizarea mai îndelungata in practica. Unul dintre aceste defecte îl constituie exfolierea
suprafeţei.[90]
Acest defect este întâlnit aproape la toate materialele termoplastice si poate avea
cauze multiple, cum sunt:
− prezenta unui material străin rămas in cantităţi mici in cilindrul maşinii de injectat si
care provine de la o injectare ulterioara. Acest corp străin rămas in masa materialului
prelucrat, împiedica fuzionarea omogena a materialului;
− agenţi pentru desprinderea din matriţa care au fost aplicaţi prin pulverizare sau
ungere intr–un strat prea gros si care in timpul operaţiei de umplere a matriţei se deplasează in
masa injectata si astfel împiedica o fuzionare omogena a fronturilor de curgere;
− temperatura scăzuta a matriţei fata de temperatura înalta a topiturii;
− viteza mica de injectare a maşinii;
− neuniformitatea de perete;
− formarea „jetului liber";
106
− umiditatea materialului plastic care se injectează.
Fenomenul de exfoliere se poate explica in felul următor. La umplerea matriţei,
materialul plastic topit se depune mai întâi pe pereţii acesteia, in timp ce restul umplerii se
realizează peste aceasta coaja. Daca temperatura este scăzuta sau daca umplerea decurge lent
se va forma un strat limita rece care nu va putea fi înmuiat sau topit de materialul plastic care
urmează. Astfel iau naştere diferite straturi cu viteze de solidificare diferite, care nu sunt
înmuiate omogen si care duce la apariţia tensiunilor proprii.[90]
Urme de curgere
Urmele de curgere sunt defecte de suprafaţa foarte des întâlnite la injectarea pieselor
din materiale termoplastice. De foarte multe ori geometria piesei determina alegerea unui
anumit tip de injectare care nu întotdeauna este favorabil curgerii; in jurul punctului de
injectare apar linii de front de curgere, zone mituite . [91]
Fenomenul se explica prin aceea ca materialul plastic topit care curge in matriţa se
răceşte prea mult, curentul de material fiind divizat.
Exista mai multe remedii:
− se ridica temperatura matriţei;
− se ridica temperatura matriţei in vecinătatea punctului de injectare (de
exemplu folosindu–se un patron de încălzire);
− se creste viteza de injectare;
− se măreşte presiunea de injectare;
− se măreşte temperatura de injectare;
− se măreşte canalul si digul de injectare.
Un defect care se poate observa frecvent la formarea prin injecţie consta in apariţia
unor zone mate, neregulate, care sunt asemănătoare unor excrescente si care iau naştere
datorita unui aşa numit jet liber (fig.4.34).
Fig. 4.34 Formarea jetului liber
107
In acest caz, materialul plastic topit curge in cuib, se desprinde de pereţii matriţei
imediat lângă orificiul de injecţie si pătrunde in cuib sub forma de jet liber. Materialul plastic
care urmează nu are o temperatura aşa de mare incat sa topeasca in mod omogen aceste
excrescente. Acest fenomen ce se petrece in matriţa este nedorit, deoarece piesa prezintă pe
suprafaţa urmele acestor excrescente, iar proprietăţile mecanice se reduc substanţial.[91]
In practica, s–au căutat mijloace pentru eliminarea fenomenului de „jet liber". Astfel,
s–a constat ca o temperatura mai ridicata a materialului plastic determina creşterea fluidităţii.
Aceasta observaţie a determinat găsirea unor soluţii pentru eliminarea fenomenului de „jet
liber" prin: ridicarea temperaturii materialului plastic in cilindrul maşinii de injectat,
realizarea unei viteze mici de injectare prin orificii de injectare mari, o viteza de injectare
mare printr–un orificiu de injectare mic, mărirea temperaturii matriţei in zona orificiului de
injectare, folosirea unor miezuri auxiliare in matriţa in fata orificiului de injectare in cuib.[90-
91].
Defecte datorate umidităţii materialului plastic
Materialele termoplastice se comporta diferit la umiditate, unele absorbind mai multa
apa, altele mai putina. Absorbţia de apa datorita depozitarii materialului intr–o atmosfera
umeda, datorita climatului, datorita diferenţelor termice intre zi si noapte, la transport
maritim, are influenta asupra prelucrabilităţii. Excesul de umiditate se elimina prin încălzire in
uscătoare, la durate de timp si temperaturi prescrise pentru fiecare material in parte.[92]
Prezenta apei la un material care se prelucrează determina pe suprafaţa piesei injectate
apariţia unor zone mate, a unor rizuri. Aceste urme îşi fac simţita prezenta nu numai in jurul
punctului de injectare ci in locuri mai îndepărtate de punctul de injectare. Ele se prezintă de
foarte multe ori de forma unor elipse alungite.
Defecte dependente de presiune
Defectele de acest gen pot avea aspectul unor canale circulare asemănătoare fetei unui
disc, a undelor pe suprafaţa apei sau a suprafeţei unei coji de portocala. Acest defect îşi are
cauza in umplerea insuficienta a cuibului matriţei.[92]
Înlăturarea acestor defecte este posibila prin:
− mărirea dozajului de material;
− mărirea presiunii de injectare;
− mărirea vitezei de injectare;
− ridicarea temperaturii materialului: chiar numai o temperatura insuficienta a matriţei
poate duce la efectul „coaja de portocala";
108
− canalul de injecţie trebuie mărit;
− digul matriţei se măreşte (in foarte multe cazuri prin mărirea canalului si a digului se
obţin îmbunătăţiri esenţiale).
109
CAPITOLUL 5
NOŢIUNI GENERALE MAŞINA DE INJECTAT
ARBURG 420 C 1000-290 SELOGICA
Fig. 5.1. Maşina de injectat Arburg 420 C 1000-290 [94]
Vezi Anexele [1-5]
Tab. 5.1 Arburg 420 detalii tehnice [93]
110
5.1 Noţiuni generale ale comenzi Selogica
O dirijare optimală a proceselor privind o calitate superioară a pieselor injectate și o
fabricare economică, necesită o sumedenie de parametri și funcţiuni de reglare.
ALLROUNDER-ul ARBURG ce are în dotare comanda SELOGICA vă oferă toate
acestea la dispoziţie.[94]
Comanda SELOGICA înzestrată cu un multiprocesor de 32 bit se evidenţiază în mod
deosebit prin simplitatea și siguranţa operării chiar și a mașinilor complexe din punct de
vedere tehnic.
Aceasta se realizează printr-un:
Ghid de operare logic și selectiv
În panourile separate de parametri sunt afișate funcţie de echiparea mașinii, datele de
sarcină, caracteristicile matriţei precum și desfășurarea ciclului numai acele mărimi de reglare
care sunt cu adevărat și necesare. Prin aceasta se garantează o vedere de ansamblu cât mai
larg posibilă. [94]
Control de plauzibilitate
Comanda SELOGICA verifică corectitudinea tuturor comenzilor introduse de
operator. Prin aceasta sunt excluse practic inserările eronate.
Programare grafică a proceselor
Ciclul mașinii se poate programa grafic cu ajutorul simbolurilor. Funcţiunile mașinii
ce trebuiesc executate individual, în special la procesele ce decurg simultan, se pot recunoaște
astfel la prima vedere. Panourile de parametri pot fi selectate direct din programarea
procesului iar apoi introduse datele corespunzătoare.[94]
Asigurarea calităţii
O gamă largă de programe disponibile precum și estimări grafice opţionale, fac
posibilă asigurarea calităţii direct în timpul producţiei. [94]
Structura modulară
ALLROUNDER-ul poate fi oricând echipat suplimentar cu ajutorul modulelor
software și a unui hardware corespunzător, efectuării unor operaţii speciale cum ar fi:
comanda deplasării miezului, intrudare sau ieșiri programabile și astfel adaptat fără probleme
necesităţilor dumneavoastră.
Capacitatea de adaptare
111
Aparate de reglare a temperaturii, uscătoare, dispozitive de manipulare etc. se pot
integra oricând comenzii SELOGICA. [94]
5.2 Introducere în structurarea monitorului
Următorul panou vă oferă o imagine de ansamblu a diferitelor sectoare ale monitorului
comenzii SELOGICA direct. [94]
Fig. 5.2. Sectoarele monitorului comenzii SELOGICA [94]
1 Rândul de stadiu
2 Modul de navigare
3 Taste de salt direct
4 Taste speciale
5 Sectorul de editare
6 Graficul și tabela de introducere
7 Nivelele de navigare
112
1. Rândurile de stadiu
Rândurile de stadiu se împart în trei sectoare: [94]
Fig. 5.3 Rândurile de stadiu
1 Rândul de alarmă
2 Afișarea stadiului
3 Rândul valorilor reale
Rândul valorilor reale [94]
Fig.. 5.4 Rândul valorilor reale
1 Volumul de masă
2 Perna de masă
3 Presiunea de injectare maximă
4 Durata ciclului
5 Contorul de piese
113
2. Modul de navigare [94]
Fig. .5.5 Modul de navigaţie
1.Grupe principale
2. Grupe superioare
3.Panouri de parametri
3.Procesul de bază
Fig 5.6 Procesul de baza navigarea seventiala
1. Grupe principale
2. Șirul de secvente
Procesul de bază este alcătuit din secvenţele enumerate mai jos: [94]
- Începerea procesului,
- Închidere matriţă,
- Avans duză,
- Injectare,
- Presiunea de menţinere,
- Răcire, simultan dozare,
- Decompresie,
114
- Retragere duză,
- Deschidere matriţă,
- Avans aruncător,
- Vibrare aruncător,
- Retragere aruncător,
- Sfârșitul procesului.
5.3 Introducerea datelor de producţie
După ce aţi conceput ciclul de mașină dorit în procesul de producţie, trebuie să
introduceţi parametrii corespunzători fiecărei secvenţe [ 94 ]
aparte.
Culorile parametrilor
Fig .5.6 Secvenţe de proces.
În panoul de parametri însuși, diferitele culori specifice fiecărui parametru și
fundalurile de pe monitorul Touchscreen, clarifică semnificaţia și funcţiunea acestora. [ 94 ]
– negru: parametri ce se modifică de utilizator,
– verde: valori reale.
115
Culori ale fundalurilor parametrilor / Texte
– alb: panou ce se poate edita,
– gri: panou ce nu se poate edita,
– galben: toleranţe,
– roșu: parametrul a declanșat alarma,
– albastru: panou selectat.
În plus se indică printr-un efect tridimensional care panou este
momentan „activat“ [94]
Denumire parametri
In panourile de parametri, fiecare parametru are o altă denumire.
Aceasta este compusă întodeauna dintr-o literă și un număr. Literele
au o însemnătate bine definită.[94]
Literele definesc tipul parametrului:
C = Comentar
d = Diametru, introdus în mm
e = Sensibilitatea, introdusă în pC/bar, mV/V
f = Funcţia, introdusă ca da/nu respectiv ca număr
F = Puterea, introdusă în kN
K = Releul
m = Masa
n = Turaţia
p = Presiunea, introdusă în bar
Q = Debitul, introdus în cmł/s, l/min
s = Poziţia cursei, introdusă în mm
S = Comutator/Intrare (doar afișare)
t = Timpul, introdus în s, min
T = Temperatura, introdusă în °C / F
U = Tensiunea
v = Viteza, introdusă in mm/s
V = Volumul, introdus în cm3
Y = Ventil (doar afișarea stării reale)
SK = Segmente din scală
St = Mărimea de amplasare
116
5.4 Introducerea datelor matriţei
Deosebit de important este introducerea datelor matriţei precum înălţimea matriţei,
lungimea aruncătorului și diametrul melcului. [94]
Selectaţi panoul de parametri „Mărimi specifice matriţei și cilindrului“.
Înălţimea matriţei s9100
Înălţimea matriţei = Distanţa platourilor de fixare cu matriţa închisă.
– Cursa de deschidere se măsoară începând de aici.[94]
– La punerea pe zero se preia de aici înălţimea matriţei și se introduce la s9100.
– La montarea unei matriţe noi, se introduce aici înălţimea minimă a acesteia
Lungimea aruncătorului s9103
Reprezintă lungimea reală a bolţului aruncătorului matriţei.
– s9103 se preia prin punerea la zero a sistemului aruncător măsurare cursă. [94]
– s9103 determină punctul zero al deplasărilor aruncătorului.
– Începând de aici se măsoară deplasările aruncătorului.
– La montarea unei matriţe noi, aici se introduce lungimea maximă a
aruncătorului.
Matriţa f9100
Denumirea matriţei (sunt posibile 15 caractere).
117
Diametrul melcului, programat d9104
Diametrul melcului în programul conceput sau citit.
Diametrul melcului, disponibil d9105
Aceasta este o introducere dependentă de mașină și nu poate fi
modificată de pe discheta de date. [94]
Punctul zero duză s9101
Punctul zero al deplasărilor duzei.
Toate valorile introduse privind de plasările și poziţiile duzei se
raportează la acest punct zero.
După punerea la zero a duzei trebuie să controlaţi valoarea introdusă.
Valoarea introdusă trebuie să depășească 0,0 mm , altfel există pericolul ca duza să nu
se posteze corect în matriţă.[94]
Cilindrul f9106
Denumirea cilindrului (sunt posibile 15 caractere).
5.5 Procese de pornire și oprire
Conceperea procesului de pornire-/oprire
La comanda SELOGICA aveţi posibilitatea să creaţi procese speciale pentru secvenţa
de pornire cât și pentru cea de oprire a mașinii.
Aceste secvenţe sunt executate dacă mașina este acţionată de automatul pentru
cuplare-decuplare respectiv contorul de piese.
Procesul de pornire [94]
Selectaţi panoul de parametri „Proces de pornire“
Fig 5.7 Procesul de pornire
118
1. Stand-by
2. Cuplare
3. Duza la poziţia finală
4. Purjare cilindru
5. Predozarea și decompresia
6. Așteaptă tasta Start
7. Proces de referinţă
8. Producţii
In acest panou puteţi activa respectiv deactiva secvenţele aparte ale
procesului de pornire.[94]
Secvenţele vor fi executate conform procesului în ordine succesivă
Procesul de oprire [94]
Selectaţi panoul de parametri „Proces de oprire“.
Fig 5.8 Procesul de oprire
119
1. Producţia
2. Închidere matriţă înainte de deconectare
3. Duza la poziţia finală
4. Injectare în gol a cilindrului
5. Stand-by
În acest panou puteţi activa respectiv deactiva secvenţele aparte ale procesului de
oprire. [94]
Secvenţele vor fi executate conform procesului în ordine succesivă.
120
CONCLUZII
Avantajele materialelor termoplastice
Nu necesită prelucrări ulterioare şi pot avea o formă suficient de complicată.
Permit executarea de găuri şi adâncituri în orice secţiune, precum şi presarea de filete.
Pot fi metalizate (numai ABS-ul natur), metalizarea fiind o acoperire galvanică şi poate fi
efectuată în diferite variante de culori, în variantă mată sau lucioasă.
Aspectul piesei este plăcut, designerul reuşind să-şi impună cu uşurinţă punctul de
vedere, întrucât se poate realiza orice cerinţă estetică: joc de umbră şi lumină prin alternări de
suprafeţe mate şi suprafeţe lucioase, suprafeţe în relief sau în adâncime, suprafeţe striate sau
cu rizuri, etc.
Piesele rezultate se pot obţine într-o mare varietate de culori, ce pot fi: obişnuite şi
metalizate. Aceste culori fie că se realizează conform mostrarului de culori transmis de către
fabricantul de masă plastică, fie că este creat un mostrar nou de către designer împreună cu
tehnologul de masă plastică.
Piesele din mase plastice se pot vopsi (de regulă se preferă ca vopsirea să aibă loc în
aceeaşi culoare ca masa plastică, astfel încât dacă piesa este zgâriată, sau prin frecare se
îndepărtează stratul de vopsea, să nu fie vizibil acest defect de discontinuitate a stratului de
vopsea).
Se pot efectua injecţii de două sau trei mase plastice de diferite culori, în vederea
obţinerii de diverse efecte estetice sau având ca scop obţinerea de piese cu rezistenţă la uzură
mai mare (vezi cazul tastaturii de calculator), sau cu alte scopuri.
Un mare avantaj al maselor plastice constă în faptul că acestea pot fi înfoliate. Această
operaţie constă în acoperirea la cald, prin presare, a suprafeţelor în relief (în jurul acestor
suprafeţe nu trebuie să existe alte porţiuni de suprafeţe care să fie la aceeaşi cotă sau la o cotă
peste nivelul celei ce urmează a fi înfoliate, deoarece fie se obţine înfolierea unor zone ce nu
au fost indicate de către designer, fie se deformează zonele ce depăşesc cota respectivă, fie
înfolierea nu va fi de calitate).
Aceste folii pot fi mate sau lucioase, pot fi albe, negre, imitaţie furnir, argintii, aurii,
sau în diferite alte culori.
Inscripţionarea pieselor din mase plastice se poate efectua fie direct din sculă, fie
aplicânduse ornamente din metal (aluminiu, oţel laminat, etc.),sau din masă plastică.
121
Inscripţionarea din sculă se realizează fie prin efecte speciale (joc de umbră şi lumină
care se realizează prin porţiuni alternante de suprafeţe mate şi lucioase, sau prin alternări de
suprafeţe striate cu porţiuni mate, sau caşerate,
etc.)
Un alt procedeu de inscripţionare este cel rezultat din sculă (deci direct din injecţie),
aceasta nemaifiind la acelaşi nivel, ci în relief sau în adâncime. Inscripţionarea este rodul
activităţii creatoare a designerului, el fiind cel care va hotărî caracterul, modul de
inscripţionare sau dacă aceasta urmează a fi înnobilată prin înfoliere sau nu.
Un alt procedeu de inscripţionare a maselor plastice este acela prin serigrafie, după
desenul ciocan executat de către designer, cu ajutorul sitelor serigrafice şi în varianta de culori
serigrafice indicată de designer.
Piesele din mase plastice se pot asambla mecanic cu ajutorul şuruburilor şi piuliţelor,
cu ajutorul şuruburilor autofiletante ( se pot executa în masa plastică bosaje, ce sunt nişte
găuri normalizate în funcţie de
dimensiunea şurubului ), cu clicuri elastice, popici elastici, prin presare, prin bercluire, profile
conjugate, prin lipire cu ajutorul adezivilor, etc.
Se pot utiliza şi în cazul creării de produse din materiale mixte, permiţând asamblarea
cu: lemnul, sticla, cauciucul, metalul, etc.
Se pot utiliza în situaţii în care se doreşte reducerea frecării, ele comportându-se bine chiar şi
în absenţa lubrifiantului. Astfel există situaţii în care se execută piese ce urmează a efectua
mişcări de rotaţii sau de translaţii ( roţi dinţate, lagăre, etc.), fie ca elemente cinematice de
interior fie ca elemente de antrenare, de comandă (manete, butoane, volane, pedale).
Acolo unde din motive de rezistenţă sau în vederea realizării unor contacte electrice se
impune utilizarea de piese metalice, se pot executa piese mixte, prin injecţie de masă plastică
pe reperul din metal.
Dezavantaje
Dezavantajul major al maselor plastice este ca din punct de vedere ecologic reprezinta
o adevarata povara pentru mediul inconjurator: unui obiect din plastic ii ia peste 500 de ani sa
se dezintegreze. In plus, expunerea la soare sau caldura poate elibera o parte dintre substantele
toxice care intra in compozitia sa.
– stabilitate termica scazuta;
– duritate mica;
– conductibilitate termica redusa;
– coefficient mare de dilataţie termica;
122
– '' îmbătrânirea''
al maselor plastice este ca din punct de vedere ecologic reprezinta o adevarata povara
pentru mediul inconjurator: unui obiect din plastic ii ia peste 500 de ani sa se dezintegreze. In
plus, expunerea la soare sau caldura poate elibera o parte dintre substantele toxice care intra in
compozitia sa.
Utilizarea in Industrie
Industria de ambalaje
Este si va ramane si in viitor in lume principalul consumator de materiale plastice. Se
estimeaza ca rata de dezvoltare a ambalajelor din plastic va fi in continuare in medie de 10%
anual in lume, iar pe tari o dezvoltare proportionala cu produsul national brut.
Materialele plastice au patruns adanc in domeniile de utilizare ale sticlei, tablelor si foliilor
metalice, extinderea si perfectionarea sistemelor de ambalaje
Materiale de construcţie
In domeniul materialelor de constructii, masele plastice isi vor continua de asemenea
ascensiunea, pe plan mondial atingandu-se ritmuri de crestere a productiei si consumului de
10-15%. Principalele categorii de produse sunt profilele din materiale plastice ca inlocuitor ai
tablelor ondulate si profilelor metalice, panourile stratificate, elementele prefabricate cu
izolatie termica si fonica din spume poliuretanice, retele sanitare si electice cuprinzand tevi
din policlorura de vinil si poliolefine, instalatii sanitare din poliesteri armati, polimeri acrilici
sau aliaje din diferite materiale plastice cum ar fi acrilonitrilul, butadiena si stirenul(ABS).
Electrotehnica
Electrotehnica si electronica, beneficiari traditionali ai materialelor polimere, au
cunoscut o patrundere relativ importanta a maselor plastice, in special polmerii traditionali ca
policlorura de vinil, polietilena, polistirenul dar si unele mase plastice speciale cum sunt
policarbonatii, poliacetalii, polifenilen oxidul etc.
Industria constructiilor de masini si autovehicule
Industria constructiilor de masini si autovehicule a inregistrat cel mai inalt ritm de
asimilare a mateeialelorplastice: in medie, pe plan mondial, 44% anual. Principalele tipuri de
polimeri folositi sunt policlorura de vinil, poliolefinele si polimerii stirenici. Directiile de
utilizare a materialelor plastice in constructia de masini se diversifica si se multiplica
continuu.
123
Agricultura
In agricultura ponderea ce mai mare o detin filmele de polietilena de joasa presiune,
folosite pentru mentinerea umiditatii solului, protejarea culturilor in sere si solarii,
impermeabilitatea rezervoarelor si canalelor.
Alte domenii de aplicatii ale materialelor sintetice polimere sunt tehnicile de varf. Iata cateva
exemple:
Industria aerospatiala
Condiţiile principale impuse materialelor plastice utilizate in acest domeniu sunt: sa
reziste la temperaturi ridicate si scazute, sa nu arda, iar daca ard sa nu produca fum. Astfel
hublourile avioanelor se confectioneaza din policarbonat rezistent la foc si care are si o
exceptionala rezistenta la soc. Pentru cabinele de pasageri se fosesc laminate din rasina
epoxidica sau fenolica ranforsate cu fibre de sticla si acoperite cu un strat metalic subtire
pentru o cat mai buna rezistenta la foc. La constructia navelor spatiale se utilizeaza placi cu
structura sandwich de grafit-rasina epoxidica-bor-aluminiu care rezista la temperaturi ridicate.
Industria nuclear
Politetrafluoretilena si politriclorfluoretilena, care rezista la compusii fluorurati
agresivi cum este si hexaflurura de uraniu, se utilizeaza la instalatiile industriale destinate
separarii izotopice a uraniului, ca elemente de legatura pentru pompe si compresoare,
conducte, clape de vane etc. Pentru imbunatatirea rezistentei fata de radiatiile beta sau de
amestecurile de radiatii si neutroni provenite de la pilele nucleare se utilizeaza polimeri
fluorurati (fluoroplaste) grefati radiochimic cu monomeri de stiren, metil-metacrilat etc.
Industria chimica
In acest domeniu, materialele plastice isi găsesc cele mai diverse aplicatii, începând de
la conducte pana la piese componente ale pompelor si compresoarelor care lucreaza in medii
corozive, gratie greutatii scazute si rezistentei chimice si mecanice ridicate al acestor
materiale. Dar materialele plastice cunosc utilizari importante chiar in constructia unor
aparate si utilaje la care cu greu si-ar fi putut inchipui cineva ca se poate renunta la metal.
124
BIBLIOGRAFIE
[1] Ion Sereş Matriţe de injectat , Editura Imprimeriei de Vest – Oradea 1999;
[2]. www.mase-plastice.ro/
[3] Sereş, I. Injectarea materialelor termoplastice. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1996.
[3] Luran. Sortimentbebesehreibung, Eigenschaften, Verarbeitung. Broşura firmei
BASF, Nr.10, 1993.
[4] Lurans. Sortimentbeschreibung, Eigenschaften, Verarbeitung. Broşura firmei
BASF, Nr.7, 1993.
[5] Ultrapek. Product line, properties, processing. Broşura firmei BASF, Nr.10, 1992.
[6] Nouvelles de selection et mise in oevre de plastiques pourlelaboration des produits
industriels. Editions Weka, 1997
[7] Terluran. Sortimentbeschreibung, Eigenschaften, Verarbeitung. Broşura firmei
BASF, Nr.11, 1993.
[8] Polystyrol. Product line, properties, processing. Broşura firmei BASF, Nr.8, 1990.
[9] Ultramid. Sortimentbeschreibung, Eigenschaften, Verarbeitung. Broşura firmei
BASF, Nr.2, 1996.
[10] Ultraform. Aplications, product range, properties, procesing. Broşura firmei BASF,
Nr.10, 1998.
[11] Panarotto, A., Piacentini, D. Conoscere le materie plastiche, Vantaggi,
savantaggi, applicationi e tehnologie. Edizioni Promaplast srl, Milano, gennaio, 2001.
[12] Şereş, I. Injectarea materialelor termoplastice.. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea,
1996.
[13] Bangert. H. Vorausbestimmen des Fliessfrontverlaufs in Spritzgiesswerkzeugen mit
analitischen Berechnungsmethoden. Kunststoffe, Nr.12, 1984.
[14] Beal, G. Le probleme des retassures. Plast Europe, october, 1992.
[15] Bemhardt, C., E., Bertacchi, G. New tool for mold design: computerized Schrinkage
Analysis. Plastics Technolou, january, 1986.
[16] Bourdon, R. Qualităt beim Spritzgiessen planen und optimieren. Kunststoffe, Nr.10,
1991.
[17] Bourdon, R., Ehrenstein, Q. W. Qualitătssicherung mit Statistischen Methoden.
Kunststoffe, Nr.9, 1992.
125
[18] Bogensperger, H. Durchblick. Erfahrung mit Spritzgiess-Simulationen. Kunststoffe,
Nr.1, 1995.
[19] Bramuzzo. M. Modeme Werkstoffpr:ifung am Beispiel von Polypropylen. Kunststoffe,
Nr.4, 1994. 191 Brnink, A., Hanning, D. CAQ beim Spritzgiessen. Kunststoffe, Nr.1, 1992.
[20] Potente, H., Wenninges, Th., Wischke, Th. Weninger Ausschuss mit „reprăsentativer
Kavităt". Kunststoffe, Nr 1, 1997.
[21] Brfining, D., Maier, U., Remmel, J., Zager, D. Formffillung, Schwindung und Verzeug
bei der PUR -Verarbeitung simulieren. Kunststoffe, Nr.12, 1993.
[22] Burr, A., Harsch, G. Qualitătsstrategie fi7ir das Spritzgiessen. Kunststoffe, Nr.2, 1992.
141 Cremer, M. Prozessimulation. Kunststoffe, Nr.12, 1998.
[23] Briining. D., Maier, U., Remmel, J., Zager. D. Rechnerunterstutzte Auslegung von
PolyurethanBauteilen. Kunststoffe, Nr.2, 1993.
[24] De Laney, D., E., Reilly, J.,F. A new approach to polyrner rheology for process and
quality control. Plastics Engineering, june, 1998.
[25] DolI, Th., Kouba. K. Wanddickenverteilung im voraus optimieren. Kunststoffe, Nr.4,
1996.
[26] Eigl, F., A., Kulda, Ch., Langecker„ G., R. Mehr Verstăndnis fCirden Kern. Kunststoffe,
Nr.1, 1998.
[27] Geyer. H. Einfluss der Verarbeitungs-bedingungen auf des Toleranzenfeld von
Spritzgusstelien. Sonderdruck, Nr.670.
[28] Burkle, E. Qualitătssteigerung beim Spritzgiessen als Aufgabe des Plastifiziersystems.
Kunststoffe, Nr.4, 1988
[29] Ehrenstein, G., W.. Kuhmann, K. Spritzgiessen von PA 6/TPU-Verbunden. Kunststoffe,
Nr.9, 1996. 191 Erhard, G. Konstruieren mit Kunststoffen. Hanser, MCinchen, Wien, 1999.
[30] Erlenkămper, E. Anguss gestaltung flar edle Oberflăchen. Miiglichkeiten zur
Qualitătsverbesserung. Kunststoffe, Nr.5, 2000.
[31] Filz. P. Simulation des Spritzgiessprozesses bei Vemetzenden Formmassen-heutige
Iffiglichkeiten und Perspektiven. Kunststoffe, Nr.10, 1989.
[32] Fuhrmann. G., Offergeld. H. Qualitătssicherung im Spritzgiessprozess. Kunststoffe,
Nr.12, 1996.
[33] Horun. S., Păunică, T., Sebe, 0., M., Serban, S. Memorator de materiale plastice. Editura
Tehnică, Bucuresti, 1988.
[34] Jinescu, V,, Valenu. Proprietăti fLzice si termodinamice a materialelor plastice. Editura
Tehnică, Bucuresti, 1979.
126
[35] Gaitzsch. E., Jung, P. Patzschke, H., LbeI. P.. Endert, S. Verzug simuliert und
gemessen. Kunststoffe, Nr.5, 1994.
[36] Geyer, H. Beitrag zur Schwindungberechnung. Spritzgegossenen Forrnteilen.
Kunststoffe, Nr.1, 1975.
[37] Filz, P., F.. Genoske. H. Simulieren statt Probieren. Kunststoffe, Nr.7, 1998.
[38] Geyer, H. Prăzisionsspritzgiessen von Acetal-Copolyrnerisat. Kunststoffe, Nr.1,1971.
Gloserr, S. GFK-Bauteil. Kunststoffe, Nr.7, 2000.
[39] Gordon, M.,J. Total Qualitv Process Control for Injection Molding. Hanser
Publischers, Miinich, Vienna, New York, Barcelona, 1993.
[40] Halasz, L. Szabalyozas, vezerles folyamatiranyitas a mitanyagfeldogozasban.
Miiszaki k6nyvkiadO, Budapest, 1983.
[41] Haldenwagner, H., G., Schăper, S. Werkstoffkennwerte. Kunststoffe, Nr.11,1995.
[42] Hardt, B. Qualitătssicherung durch Fertigungskontrolle beim Spritzgiessen.Sonderdruck
aus Kunststoffe, Nr.8, 1984.
[43] Hohl, G., Kallien, H. Simulation beim Spritzgiessen von EPDM. Kunststoffe, Nr.11,
2000.
[44] Jinescu, V.,V., Stefănescu, M. Curgerea topiturilor polimerice in cavitatea formei de
injecţie. Materiale Plastice, Nr.3, 1999.
[45] Joop. A., Van der Leh. j. Husemann. J. Analyse von Schwindung und Verzung bei
Spritzgegossenen Teilen. Plastverarbeiter, Nr.8, 1983.
[46] Jung P., Patzschke, H. Spritzgiessen von Thermoplasten. Kennlinienfelder und ihre
Nutzung. VEB Deutscher Verlag feir Grundstoffindustrie, Leipzig, 1988.
[47] Jung, P., Patzschke, H. Ein Simulator fik Spritzgiessmaschinen. Kunststoffe, Nr.1, 1995.
[48] KeatingW. HOW to Assure Quality in Plastics. Hanser Publischers, Miinich, Vienna,
New York, 1995.
[49] Kennedy, P. Spritzgiessprozesse simulieren. Kunststoffe, Nr.3, 2000.
[50] Guth, W,, Schenk, R., Schroiff, V. Deformation von Einlegeteilen beim umspritzen
simulieren. Kunststoffe, Nr.3, 1994.
[51] Knauder. E., Langecker, G.. R., Marsche, M., Lake, T., G., Steinbichler. G.
Simulationsprogramm. Kunststoffe, Nr.11, 1995.
[52] Kohhep, K., G., Mohnberg, J. Spritzgiesse von Forrnteilen hoher Prazision. Sonderdruck,
Nr. 6117.
[53] Langecker, G., R. Prozess fohrung beim Spritzggiessen. Kunststoffe, Nr.7, 1992.
127
[54] Mados, R., Op-Zoom, B., Snepvangers, H., P. GMT-Simulations-Software. Kunststoffe,
Nr.4, 1997.
[55] Mafloy, R., A. Plastics Part Design for Injection Molding. Hanser Publischers, Munchen,
Vienna, New York, 1994.
[56] Mayer. G. Einfluss der Verarbeitungsparameter auf die Qualităt von Spritzguss-teilen.
Plastverarbeiter, Nr. 3, 1982.
[57] Menges, G., Mohren, P. How to Make Injection Molds. Second Edition, Hanser
Publischers. Vienna, New York, Barcelona,1993.
[58] Michaeli, W., Higgemeier, P. Schwindungund Verzug besser simulieren. Kunststoffe,
Nr.6. 1999.
[59] Michaeli, W., Kudlik, M., Vaculik, R. Qualitătssicherung bei optischen Bauţeilen.
Kunststoffe, Nr.4, 1996.
[60] Michaeli, W.. Wisinger, G., Galuschka, S.. Zachert, J. Forrntelifehler Vermeiden-
Bindenâhte Schwindung und Verzug. Kunststoffe, Nr.11, 1995.
[61] Michaeli, W., Bluhm. R.. VacuIik. R.. Wybitul, K. Formteilfehler sicher erkennen.
Kunststoffe. Nr.8,1994.
[62] Michaeli, W., Capellmann, R., Webelhaus, K. 3D-FEM Simulation des Spritzgiess-
prozesses. Kunststoffe, Nr.3, 2000.
[63] Michaell, W., Pfannschmidt, O., Franz, A., Vogt, N. Entwicklungen voraus-berechnen.
Kunststoffe, Nr.7, 2000.
[64] Michaeli, W., Peterjohann, H., Engels, H. Zweidimensionale Simulation des
Aufschmelzverhalten. Kunststoffe, Nr.2, 1997.
[65] Mihăilă. I. Tehnologii neconventionale, Editura lmprimeriei de Vest, Oradea, 1999.
Mihăilă, I. Tehnologia materialelor. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1995.
[66] Mihăilă, L. Ungur, H.. Sereş, I. Simularea curgerii materialului termoplastic in matriţa de
injectat. Sesiunea de comunicări ştiinţifice a Universităţii din Oradea, 2003.
[67] Mihail, R., Stefan, A. Simularea proceselor de prelucrare a polimerilor. Editura Tehnică,
Bucureşti, 1989.
[68] Mills, M., L Plastics. Microstructure, Properties and Aplications. Eduard Arnold
(Publischers), London, 1986.
[69] Allelcusch. B. Kurzfaserverstărkte Spritzgussteille. Kunststoffe, Nr.7, 1999.
[70] Nachtsheim, E. Auf den Punkt gebracht. Kunststoffe, Nr.11, 1998.
[71] Oprea, V., C., Bulacovschi, V., Constantinescu, AL. Polimeri. Structură si proprietăţi.
Editura Tehnică, Bucureşti, 1986.
128
[72] Potente, H., Natrop, J., Hanning, D. Konzepte zur Qualitătssicherung. Kunststoffe,
Nr.11, 1992.
[73] Rao, S., N. FormeIn der KunststofTtechnik. Carl Hanser Verlag, Winehen, Wien, 1989.
[74] Rees, H. Mold Engineering. Carl Hanser Verlag, Mi:inchen, Wien, New York,2002.
[75] Reichelt, E. Langzeit-Deformations-verhalten von Tennoplasten. Kunststoffe, Nr.3,
1995.
[76] Rothe, J. Der FormfCillvorgang beim Spritzgiessen. Kunststoffe. Nr.3, 1972.
[77] Schauf, D. Zusammenhange zwischen Schwindung, Orientierung, Tolerantzen und
Verzung bei der Herstellung von Prazisionsformteilen. Plastverarbeier, Nr.9, 1979.
[78] Sch6newa1d. H., Spalt, H. CAE in Mould Design. Simulation of the filling process of
injection moulds. Kunststoffe Europe, Nr. 11, 1990.
[79] Şereş, I. Materiale termoplastice pentru injectare. tehnologice, încercări. Editura
Imprimeriei de Vest, Oradea, 2002.
[80] Altmann, O., Wirth, H.. J. 3D-CAE-Rheologie uber 3D-CAD-Volumenmodelle.
Kunststoffe, Nr.11, 1997.
[81] Zollner, O., Sagenschneider, U. Schrinkage and Deformation of Glass Fibrere inforced
Thermoplastics may be Calculed. Kunststoffe Plast Europe, August, 1994.
[82] Şereş, I. Fenomene la curgerea materialului termoplastic in matriţă. Materiale Plastice,
Nr.2, 1993.
[83] Şereş, I Curgerea topiturilor de termoplaste in matriţa de injectat. Tehnică si Tehnologie.
Nr.2, 2001.
[84] Ştefan, Al.. Duşmanu , G., D. Curgerea neizotermă a fluidelor nenewtoniene la flux
termic constant.Materiale Plastice, Nr. 3-4, 1992.
[85] Steinbichler, G. Trends in der Prozessoptimierung. Kunststoffe, Nr.10, 1992.
[86] Stitz, S., Keller, W. Spritzgiesstechnik Verarbeitung-Maschine-Peripherie. Hanser
Verlag, Milnchen, Wien,200 I.
[87] Stitz, S., Hengesbach, A., Piit.z. D. Konstante Fonnteilqualităt beirn Spritzgiessen durch
Regeln des Werkzeug-Druckverlaufs. Kunststoffe, Nr.11, 1973.
[88] Tartari. D., Bramuzzo, M. PP-Eigenschaften als Funktion von Molekulargewicht und
Struktur. Kunststoffe. Nr.6, 1993.
[89] Thienei, P., Hoster. B. Ermittlung der Hilbildkonstruction rait einem Sichtwerkzeug.
Plastverarbeiter, Nr,2, 1992.
[90] Trandafir, M., Antonescu, V. Calitatea. Oficiul de Informare Documentară pentru
Industria Construcţiilor de Maşini, Bucureşti, 1994.
129
[91] Tudose, Z., R. Procese si utilaje in industria de prelucrare a compuşilor macromoleculari.
Editura Tehnică, Bucureşti, 1976.
[92] Tudose. Z.. R.. Volintiru, T.. Asandrei, N.. Lungu, M., .Merica„ E., Ivan, Gh. Reologia
compuşilor rnacromoleculari. Editura Tehnică, Bucureşti, 1983.
[93] http://www.formplastgmbh.de
[94] Cd – operare si documentaţie Maşina de injectat Arburg 420 C 1000 - 290
[95] www.engelglobal.com/at
[96] www.arburg.com/
130
ANEXE
ANEXA 1
FIG. 5.9 Maşina de injectat mase plastice ENGEL e-mac 50 [95]
131
ANEXA 2
FIG 5.10. Maşina de injectat mase plastice Engel e-motion 100 [95]
ANEXA 3
FIG 5.11 Maşina de injectat mase plastice Engel 150 TL [95]
132
ANEXA 4
FIG. 5.12 Maşina de injectat mase plastice ARBURG 420 C [96]
ANEXA 5
Fig. 5.13 Maşina de injectat mase plastice Arburg 420 C sistemul de tragere (aspirare) material [96]
133
DECLARAŢIE DE AUTENTICITATE
A
LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR
Titlul lucrării IMPLENTAREA ECHIPAMENTELOR DE INJECTIE MASE
PLASTICE IN INDUSTRIA DE PROFIL______________________________
________________________________________________________________
Autorul lucrării __BEJUŞCA MARIUS-DANIEL______
Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susţinerii
examenului de finalizare a studiilor organizat de către Facultatea de Inginerie
Electrica si Tehnologia Informaţiei din cadrul Universităţii din Oradea,
sesiunea_IULIE 2013___ a anului universitar _2012-2013__.
Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP): BEJUŞCA MARIUS-
DANIEL , 1881025055069_________________________________________
________________________________________________________________,
declar pe proprie răspundere că această lucrare a fost scrisă de către mine, fără
nici un ajutor neautorizat şi că nici o parte a lucrării nu conţine aplicaţii sau
studii de caz publicate de alţi autori.
Declar, de asemenea, că în lucrare nu există idei, tabele, grafice, hărţi sau
alte surse folosite fără respectarea legii române şi a convenţiilor internaţionale
privind drepturile de autor.
Oradea,
Data Semnătura
134